ЛИНЗА ДЛЯ ПРЕСБИОПИИ С КОРРЕКЦИЕЙ РАЗМЕРА ЗРАЧКА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ РЕФРАКЦИОННОЙ АНОМАЛИИ
PRESBYOPIA LENS WITH PUPIL SIZE CORRECTION BASED ON LEVEL OF REFRACTIVE ERROR

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к контактным линзам для коррекции пресбиопии, а более конкретно к контактным линзам для коррекции пресбиопии, масштаб которых увеличивается в зависимости от размера зрачка, который связан с рефракционной аномалией, позволяя изделию обеспечивать то же качество зрения независимо от уровня аметропии или рефракционной аномалии. Настоящее изобретение также относится к способу регулировки оптических конструкций линз для коррекции пресбиопии, позволяющему учитывать изменения в размере зрачка в результате аметропии.
2. ОБСУЖДЕНИЕ СМЕЖНОЙ ОБЛАСТИ
По мере старения утрачивается способность глаза к аккомодации или способности хрусталика изгибаться, чтобы сфокусироваться на объектах, расположенных относительно близко к наблюдателю. Эта патология называется пресбиопией. При рождении хрусталик гибок, что обеспечивает высокую степень аккомодации. По мере старения хрусталик постепенно становится все более жестким, а следовательно, менее способным к аккомодации. Аналогичным образом у людей с удаленным хрусталиком и имплантированной вместо него интраокулярной линзой (ИОЛ) отсутствует способность к аккомодации. При том, что задача интраокулярной линзы заключается в избавлении от этого потенциального недостатка, текущие проекты и концепции ИОЛ со способностью к аккомодации относительно новы и продолжают развиваться.
Для лечения дальнозоркости предлагаются различные классы контактных линз и внутриглазных устройств. К ним относятся двухфокусные и многофокусные контактные линзы различных форм, включая концентрические кольца, асферические, а также дифракционные конструкции. Эти конструкции обычно представляют в патентной литературе по профилям оптической силы. Профиль оптической силы для данной конструкции можно определить даже при описании по типу поверхности или другим атрибутам.
Пример профиля оптической силы для конструкции типа концентрических колец приведен на фигуре 1. На горизонтальной оси показано радиальное положение от центра линзы в миллиметрах. На вертикальной оси показана оптическая сила контактной линзы в диоптриях (D) относительно номинальной оптической силы контактной линзы. Данная конструкция состоит из пяти концентрических колец. Оптическая сила контактной линзы приведена относительно номинальной оптической силы. Номинальная оптическая сила - это оптическая сила, требуемая для компенсации уровня аметропии или рефракционной аномалии пациента. Например, окулист может определить, что человеку с миопией или близорукостью требуется линза оптической силой -2,75 D для коррекции аметропии. Номинальная оптическая сила выбранной контактной линзы будет равняться -2,75 D.
Для конкретной конструкции, например, представленной на фигуре 1, требуется набор линз в диапазоне номинальных оптических сил. Обычно для определенной конструкции, например представленной на фигуре 1, предоставляется набор номинальных оптических сил от -12,00 D до 8,00 D с шагом 0,25 D. На известном уровне техники (запатентованной или нет), как правило, описывается оптическая конструкция, предназначенная для лечения пресбиопии, для одной номинальной оптической силы. Метод для определения конструкций при других номинальных оптических силах не указывается, но подразумевается в описании конструкции при номинальной оптической силе. Подразумеваемый метод для конструкции, представленной на фигуре 1, для формирования набора конструкций, охватывающего ряд номинальных оптических сил, заключается в том, чтобы взять номинальную конструкцию и добавить к ней постоянную оптическую силу, равную номинальной. Набор профилей оптической силы для данной конструкции с номинальными оптическими силами от -8,0 D до +6,0 D и шагом 1,0 D представлен на фигуре 2.
Существует много форм двухфокусных и многофокусных контактных линз для коррекции пресбиопии. К этим формам конструкций относятся концентрические кольца, асферические конструкции, а также дифракционные конструкции. Все эти конструкции функционируют путем обеспечения диапазона оптических сил в пределах зрачка. Так, например, в концентрической кольцевой конструкции может использоваться центральное кольцо, обеспечивающее оптические силы, номинально равные оптической силе, необходимой для коррекции зрения субъекта на расстоянии, смежное кольцо, обеспечивающее оптическую силу вблизи, и внешнее кольцо, также обеспечивающее оптическую силу на расстоянии. Также могут существовать версии или варианты с промежуточными оптическими силами для применения на расстояниях, не относящихся ни к близким, ни к дальним, например, при работе с экраном компьютера. Асферический дизайн можно рассматривать как многофокусный или прогрессивный тип дизайна, обеспечивающий оптические силы для заданного размера зрачка, постепенно изменяющиеся от центра линзы, и оптические силы для коррекции зрения на близком расстоянии к дистанционным оптическим силам на краю зрачка, обеспечивающим коррекцию зрения на дальнем расстоянии.
Размер зрачка зависит от ряда факторов, включая освещенность. Большая часть проектных работ и известный уровень техники конструкций для дальнозоркости связаны с оптимизацией эффективности конструкции для различных уровней освещенности и, как следствие, размеров зрачка. При проектировании этих линз для пресбиопов учитывается размер зрачка. При этом конкретный подход к реализации зависит от задач конструкции. Одной из задач может быть обеспечение независимости конструкции от размера зрачка, чтобы зрение не менялось при изменении освещенности и размеров зрачка. Кроме того, может стоять задача создать линзу, способствующую зрению на малом удалении для суженных зрачков и зрению на большом удалении для расширенных зрачков, как и в случае со многими из конструкций, в которых коррекция зрения вблизи обеспечивается центральной зоной. Задача может также заключаться в том, чтобы создать линзу, отдающую преимущество зрению на большом удалении для малых зрачков и зрению на малом удалении для крупных зрачков, как и в случае со многими из отдаленных от центра конструкций. Конструкционные возможности и потенциальные перестановки по существу бесконечны.
2
Размер зрачка также зависит от уровня аметропии. На фигурах 3, 4 и 5 графически представлена взаимосвязь между размером зрачка и рефракционной аномалии для заданного уровня освещения. В частности, на фигурах 3-5 приведены данные по размерам зрачка, полученные при уровнях освещенности в 2,5, 50 и 250 кд/м (кандел на квадратный метр). Данные представлены для субъектов старше сорока (40) лет, репрезентативных для дальнозоркой популяции. Данные о размерах зрачка по вертикальной оси отложены как функция рефракционной аномалии в диоптриях по горизонтальной оси. Как видно из фигур, размеры зрачка при всех уровнях освещенности у гиперметропов меньше, чем у миопов. Таким образом, поскольку размер зрачка при заданном уровне освещенности изменяется в зависимости от рефракционной аномалии, для лечения пресбиопии необходимы линзы, конструкция которых масштабируется на основе размера зрачка для обеспечения постоянства рабочих характеристик вне зависимости от корректировки рефракционной аномалии.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Контактные линзы и их методы проектирования в настоящем изобретении преодолевают недостатки, присущие линзам кратко описанного выше известного уровня техники.
nominal
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящее изобретение относится к способу улучшения офтальмологических линз для лечения пресбиопии. Данный способ включает этапы создания базовой оптической конструкции линзы с заданными функциями, предназначенной для лечения пресбиопии; определения профиля оптической силы базовой оптической конструкции, P, и масштабирования радиального расположения заданных элементов в рамках базовой оптической конструкции пропорционально среднему размеру зрачка в популяции в зависимости от степени тяжести аметропии целевого субъекта.
nominal
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящее изобретение относится к способу улучшения офтальмологических линз для лечения пресбиопии. Данный способ включает этапы создания базовой оптической конструкции линзы с заданными функциями, предназначенной для лечения пресбиопии; определения профиля оптической силы базовой оптической конструкции, P, и масштабирования радиального расположения заданных элементов в рамках базовой оптической конструкции пропорционально измеренному размеру зрачка субъекта.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящее изобретение относится к способу улучшения офтальмологических линз для лечения пресбиопии. Данный способ включает этапы создания базовой оптической конструкции линзы с заданными функциями, предназначенной для лечения пресбиопии; с определением профиля оптической силы базовой оптической конструкции при номинальной оптической силе для коррекции и созданием визуальной оценочной функцией для оптимизации и при минимизации разницы между визуальной оценочной функцией при номинальной оптической силе для коррекции и визуальной оценочной функцией при оптических силах для коррекции, отличающихся от номинальной.
nominal
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящее изобретение относится к набору линз для лечения пресбиопии при различных уровнях аметропии. Набор линз проектируется путем создания базовой оптической конструкции линзы с заданными функциями, предназначенной для лечения пресбиопии; определения профиля оптической силы базовой оптической конструкции, P, и масштабирования радиального расположения заданных элементов в рамках базовой оптической конструкции пропорционально среднему размеру зрачка в популяции в зависимости от степени тяжести аметропии целевого субъекта.
nominal
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящее изобретение относится к набору линз для лечения пресбиопии при различных уровнях аметропии. Набор линз проектируется путем создания базовой оптической конструкции линзы с заданными функциями, предназначенной для лечения пресбиопии; определения профиля оптической силы базовой оптической конструкции, P, и масштабирования радиального расположения заданных элементов в рамках базовой оптической конструкции пропорционально измеренному размеру зрачка субъекта.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящее изобретение относится к набору линз для лечения пресбиопии при различных уровнях аметропии. Набор линз проектируется путем создания базовой оптической конструкции линзы с заданными функциями, предназначенной для лечения пресбиопии; определения профиля оптической силы базовой оптической конструкции при номинальной оптической силе для коррекции и создания визуальной оценочной функции для оптимизации, при минимизации разницы между визуальной оценочной функцией при номинальной оптической силе для коррекции и визуальной оценочной функцией при оптических силах для коррекции, отличающихся от номинальной.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящее изобретение относится к набору линз для лечения пресбиопии при различных уровнях аметропии. Набор линз проектируется с профилем оптической силы, который задается уравнением
Rx
2
1
2
eye
2
2
P(r)=P(M*r+M*r+…)-SA*r,
2
где P получено из
2
1
P(r)=P(r)+Rx,
и
nominal
nominal
eye
2
P1(r)=P(r)-Rx+SA*r,
eye
nominal
nominal
где SA - сферическая аберрация, r - радиальное расстояние от центра линзы, а P(r) - профиль оптической силы для номинальной конструкци для коррекции глаз со сферической рефракционной необходимостью в Rx диоптриях.
Настоящее изобретение относится к линзам, например контактным и внутриглазным линзам для лечения пресбиопии, масштабируемым на основе данных о размере зрачка, с целью обеспечения одинакового визуального восприятия вне зависимости от уровня аметропии пациента. Настоящее изобретение также относится к способам регулировки оптических конструкций линз, предназначенных для лечения пресбиопии, для учета изменений в размере зрачка с целью обеспечения одинакового визуального восприятия вне зависимости от уровня аметропии пациента. В частности, настоящее изобретение обеспечивает способ регулировки многофокусных и двухфокусных конструкций, позволяющий им сохранять одинаковые показатели эффективности по всей популяции вне зависимости от степени аметропии. Оптические конструкции описанных здесь линз, предназначенных для лечения пресбиопии, уникальны для каждой сферической линзы (Rx), позволяя учесть, что размер зрачка меняется в зависимости от уровня или степени аметропии. У этих линз могут быть низкие или высокие значения добавляемой оптической силы или сочетание низких, средних и высоких значений, а конструкции могут варьировать в зависимости от рецепта.
Хотя данные о размерах зрачка демонстрируют, что у людей с дальнозоркостью размеры зрачка в среднем меньше, чем у близоруких людей при всех уровнях освещенности, они также демонстрируют, что при одинаковом уровне аметропии среди субъектов наблюдается большая вариативность. Содержащийся в настоящем изобретении способ также можно использовать для масштабирования конструкции для пресбиопии, подготовленной и оптимизированной для определенного набора размеров зрачка при тусклом, среднем и ярком освещении для использования субъектом с меньшим или большим набором размеров зрачков при заданном уровне освещенности. В данном случае либо конструкции подстроены под пациентов, либо могут существовать альтернативные наборы конструкций, где одним из критериев приемлемости, используемых специалистами-офтальмологами, является размер зрачка пациента, что обеспечивает улучшение зрения для пациентов.
Первый способ в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает средства для аналитического масштабирования профиля оптической силы от одной конструкции для одной степени коррекции к полному набору необходимых степеней коррекции для получения аналогичного качества зрения по всему спектру аметропии.
Второй способ в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает средства для масштабирования профиля оптической силы конструкции от одной оптической силы до полного набора необходимых оптических сил для получения аналогичного визуального представления по всему спектру аметропии с помощью метода оптимизации, в котором в качестве оценочной функции используется показатель, гарантирующий как можно меньшую зависимость качества зрения носителей линз от уровня аметропии.
Общая методология настоящего изобретения обеспечивает способ модификации существующих контактных линз.
Методология позволяет создавать контактные линзы для лечения пресбиопии с улучшением зрения для пользователей.
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.
Фигура 1 представляет собой графическое изображение профиля оптической силы примерной контактной линзы с концентрическими кольцами.
Фигура 2 представляет собой графическое изображение набора профилей оптической силы примерной контактной линзы с концентрическими кольцами при различных оптических силах.
2
Фигура 3 представляет собой графическое изображение размера зрачка по сравнению с данными о рефракционных аномалиях при уровне освещенности 2,5 кд/м.
2
.
Фигура 4 представляет собой графическое изображение размера зрачка по сравнению с данными о рефракционных аномалиях при уровне освещенности 50 кд/м
2
.
Фигура 5 представляет собой графическое изображение размера зрачка по сравнению с данными о рефракционных аномалиях при уровне освещенности 250 кд/м
Фигура 6 представляет собой графическое изображение трех наборов данных с фигур 3, 4 и 5.
Фигура 7 представляет собой графическое изображение коэффициента увеличения в зависимости от Rx.
Фигура 8 представляет собой графическое изображение семейства профилей оптической силы.
Фигура 9 представляет собой серию графических изображений предсказываемой остроты зрения по LogMAR по сравнению с вергенцией для трех различных методов проектирования на линзе в форме концентрического кольца.
На фигурах 10-12 представлены упрощенные графики по данным, указанным на фигуре 9.
Фигура 13 представляет собой графическое изображение серии профилей оптической силы по сравнению с радиальной позицией от центра линзы, полученное с использованием метода масштабирования для линз с концентрическими кольцами в соответствии с настоящим изобретением.
Фигура 14 представляет собой графическое изображение серии профилей оптической силы в зависимости от радиальной позиции от центра линзы, созданное с использованием метода оптимизации для линз с концентрическими кольцами в соответствии с настоящим изобретением.
Фигура 15 представляет собой графическое изображение профиля оптической силы примерной прогрессивной мультифокусной контактной линзы.
Фигура 16 представляет собой графическое изображение серии профилей оптической силы в зависимости от радиальной позиции от центра линзы, полученное с использованием метода масштабирования для прогрессивных мультифокусных линз с концентрическими кольцами в соответствии с настоящим изобретением.
Фигура 17 представляет собой графическое изображение серии профилей оптической силы в зависимости от радиальной позиции от центра линзы, полученное с использованием метода масштабирования для прогрессивных мультифокусных линз с вычитанием Rx из каждой в соответствии с настоящим изобретением.
Фигура 18 представляет собой графическое изображение серии профилей оптической силы в зависимости от радиальной позиции от центра линзы, полученное с использованием метода оптимизации для прогрессивных мультифокусных линз с концентрическими кольцами в соответствии с настоящим изобретением.
Фигура 19 представляет собой серию графических изображений предсказываемой остроты зрения LogMAR в зависимости от вергенции для трех различных методов проектирования прогрессивных мультифокусных линз с концентрическими кольцами.
На фигурах 20-22 представлены упрощенные графики по данным, указанным на фигуре 19.
На фигуре 23 представлено графическое изображение коэффициента увеличения как функции радиального положения для различных значений Rx.
Фигура 24 представляет собой графическое изображение профилей оптической силы для семейства линз, созданных с использованием метода масштабирования с коэффициентом увеличения M, измененных, как показано на фигуре 23.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к способам регулировки оптических конструкций линз, предназначенных для коррекции пресбиопии, позволяющим учесть изменения в размере зрачка и обеспечивать то же качество зрения независимо от уровня аметропии пациента и полученных линз. В соответствии с одним примером осуществления данный метод обеспечивает средства для аналитического масштабирования профиля оптической силы от одной конструкции для одной оптической силы к полному набору необходимых оптических сил для получения аналогичного качества зрения по всему спектру аметропии. Это метод аналитического масштабирования. В соответствии с другим примером осуществления данный метод обеспечивает средства для масштабирования профиля оптической силы конструкции от одной оптической силы к полному набору необходимых оптических сил для получения аналогичного зрительного восприятия по всему спектру аметропии с помощью метода оптимизации, в котором в качестве оценочной функции используется показатель, гарантирующий как можно меньшую зависимость качества зрения пользователей от уровня аметропии. Это метод оптимизации. Как указано выше, эти методы могут быть использованы для любой подходящей линзы, а в описанных ниже примерных вариантах осуществления представлены конструкция с концентрическими кольцами и прогрессивная многогранная конструкция. В описанных здесь процессах используются данные, показывающие, что, как подробно описано в данном документе, размеры зрачка у гиперметропов и миопов отличаются.
Настоящее изобретение может использоваться в ряде офтальмологических линз, например, во внутриглазных и контактных линзах. Однако для простоты объяснения настоящее изобретение описано применительно к контактным линзам. Контактными линзами называют линзы, которые надевают непосредственно на глаз. Контактные линзы относятся к медицинским устройствам0 и могут применяться для коррекции зрения и (или) по косметическим или иным терапевтическим причинам. Контактные линзы применяют в коммерческих масштабах для улучшения зрения с 1950-х гг. Первые образцы контактных линз изготавливали или вытачивали из твердых материалов. Такие линзы были относительно дорогими и хрупкими. Кроме того, такие первые контактные линзы изготавливали из материалов, которые не обеспечивали достаточной диффузии кислорода через контактную линзу в конъюнктиву и роговицу, что могло потенциально повлечь за собой ряд неблагоприятных клинических эффектов. Хотя такие контактные линзы используются и в настоящее время, они подходят не всем пациентам из-за низкого уровня первичного комфорта. Дальнейшие разработки в данной области привели к созданию мягких контактных линз на основе гидрогелей, которые сегодня чрезвычайно популярны и широко используются. В частности, силикон-гидрогелевые контактные линзы, доступные в настоящее время, сочетают преимущества силикона, отличающегося исключительно высокой кислородной проницаемостью, с признанным удобством при ношении и клиническими показателями гидрогелей. По существу, такие силикон-гидрогелевые контактные линзы обладают более высокой кислородной проницаемостью, и их, по существу, удобнее носить, чем контактные линзы, изготовленные из применявшихся в прошлом твердых материалов. Тем не менее, такие новые контактные линзы не лишены ограничений.
Доступные в настоящее время контактные линзы остаются высокорентабельным средством коррекции зрения. Тонкие пластиковые линзы располагаются над роговицей глаза для коррекции дефектов зрения, включая миопию или близорукость, гиперметропию или дальнозоркость, астигматизм, то есть асферичность роговицы, а также пресбиопию, то есть потерю способности хрусталика к аккомодации. Доступны различные формы контактных линз, которые могут быть изготовлены из различных материалов для обеспечения разных функциональных возможностей. Мягкие контактные линзы для повседневного ношения обычно изготавливают из мягких полимерных пластических материалов, которые соединяются с водой для обеспечения кислородной проницаемости. Мягкие контактные линзы для повседневного ношения могут представлять собой одноразовые линзы для повседневного ношения или одноразовые линзы длительного ношения. Одноразовые линзы для повседневного ношения обычно носят в течение одного дня и затем выбрасывают, тогда как одноразовые линзы длительного ношения обычно носят до тридцати дней. Для обеспечения различных функциональных возможностей цветных мягких контактных линз используют разные материалы. Например, в контактных линзах с окрашиванием для повышения различимости используют светлое окрашивающее вещество для облегчения поиска пользователем выпавшей контактной линзы, контактные линзы, усиливающие цвет, содержат полупрозрачное окрашивающее вещество, которое предназначено для усиления натурального цвета глаз, цветные контактные линзы содержат более темное, непрозрачное окрашивающее вещество, предназначенное для изменения цвета глаз, а тонированные контактные со светофильтром предназначены для усиления определенных цветов с одновременным приглушением других. Жесткие газопроницаемые контактные линзы изготавливаются из силоксановых полимеров, однако они более жесткие, чем мягкие контактные линзы, что позволяет им сохранять форму, и делает их более долговечными. Бифокальные контактные линзы специально разработаны для пациентов, страдающих пресбиопией, и доступны как в виде мягких, так и в виде жестких контактных линз. Торические контактные линзы специально разработаны для пациентов, страдающих астигматизмом, и также доступны как в виде мягких, так и в виде жестких контактных линз. Комбинированные линзы, сочетающие разные аспекты описанных выше линз, также доступны, например, гибридные контактные линзы.
Для целей настоящего изобретения в определении контактной линзы выделяют по меньшей мере два отдельных участка: внутренний участок или оптическая зона, который обеспечивает коррекцию зрения, и внешняя периферическая зона контактной линзы, которая обеспечивает механическую стабильность контактной линзы на глазу. В некоторых случаях или вариантах конструкции контактной линзы промежуточную зону или участок, размещенные между внутренней оптической зоной и внешней периферической зоной, можно использовать для плавного смешения двух указанных выше зон без образования неоднородностей. В определении контактной линзы также выделяют переднюю поверхность или поверхность оптической силы, заднюю кривизну или кривизну основы, а также край.
Внутренний участок или оптическая зона обеспечивает коррекцию зрения и выполнен с учетом конкретной потребности, такой как коррекция монофокальной миопии или гиперметропии, коррекция астигматического зрения, коррекция бифокального зрения, коррекция мультифокального зрения, индивидуальная коррекция, или выполнен в виде любой другой конструкции, которая может обеспечивать коррекцию зрения. Другими словами, функция оптической зоны заключается в коррекции оптической силы при аметропии и пресбиопии носителя. Термин ″аметропия″ определяется как оптическая сила, необходимая для обеспечения хорошей остроты зрения, как правило, на большом расстоянии. Следует признать, что она будет включать в себя близорукость или дальнозоркость, а также сопутствующий им астигматизм. Пресбиопия корректируется путем добавления положительной оптической силы к части оптической зоны при необходимости коррекции остроты зрения носителя линз вблизи. Следует признать, что эта оптическая сила может создаваться как за счет преломляющих средств, так и за счет дифракционных средств или их сочетания. Внешняя периферия или периферическая зона обеспечивает стабилизацию контактной линзы на глазу, включая центрирование и ориентацию. Ориентация и стабилизация имеют 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.
Торические контактные линзы отличаются по конструкции от сферических контактных линз. Части оптической зоны торических контактных линз выполняют с двумя оптическими силами, сферической и цилиндрической составляющих, которые, по существу, создают с профилями кривизны, расположенными под прямыми углами друг к другу. Для обеспечения необходимой коррекции астигматического зрения профили оптических сил должны сохранять положение под конкретным углом к цилиндрической оси на глазу. Механическая или внешняя периферическая зона торических контактных линз, как правило, содержит средство стабилизации для надлежащего вращения и ориентации цилиндрической или астигматической оси с установкой в необходимое положение при ношении линзы на глазу. Поворот контактной линзы в правильное положение при перемещении контактной линзы или установке ее на глаз имеет большое значение в производстве торической контактной линзы.
Первым шагом при создании линзы в соответствии с настоящим изобретением является создание оптической конструкции для двухфокусной или многофокусной контактной линзы. Типы конструкции или методы ее создания не фиксируются и не определяются настоящим изобретением. Поэтому данный тип конструкции может принимать целый ряд форм, включая конструкции с концентрическими кольцами, конструкции с профилями непрерывной оптической силы и асферические поверхности, конструкции, использующие дифракционные поверхности и тому подобное. Другими словами, может использоваться любая подходящая линза.
nominal
nominal
На следующем этапе процесса производится определение профиля оптической силы конструкции. Профиль оптической силы, приведенный на фигуре 1 для примерной конструкции концентрического кольца, - это оптическая сила в диоптриях, которая рассчитывается как обратная величина расстояния в метрах от линзы до точки фокусировки света при заданном радиальном положении в зрачке. Оптическая сила P(r) для номинальной конструкции является функцией радиального положения r. Эта линза предназначена для глаза с необходимостью сферического преломления, т.е. сферической линзы или Rx. Используемые здесь и во всем описании обозначения предполагают, что профиль оптической силы радиально симметричен, но это не является ограничением для настоящего изобретения. В более общем смысле профиль оптической силы также зависит от полярного угла.
Предоставленные и описанные в чертежах и описании данные о размерах зрачка позволяют узнать, что размеры зрачка у гиперметропов меньше, чем у миопов при эквивалентных уровнях освещенности. Основная идея настоящего изобретения заключается в масштабировании радиального расположения функциональностей в определенной конструкции, влияющих на качество зрения при пресбиопии, таким образом, что функциональности всегда располагаются на постоянном месте по отношению к зрачку при заданном уровне освещенности. Поскольку размер зрачка при заданном уровне освещения изменяется в зависимости от степени аметропии, из этого следует, что радиальное положение функциональностей конструкции должно также меняться в зависимости от степени аметропии.
nominal
nominal
1
Начиная с профиля оптической силы P(r) для номинальной конструкции для коррекции глаза с потребностью в сферической рефракции Rx диоптрий, профиль оптической силы P(r) задается выражением
1
nominal
nominal
eye
2
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow>
P(r)=P(r)-Rx+SA*r,
(1)
eye
1
eye
2
2
где SA - сферическая аберрация, а r - радиальное расстояние от центра линзы. Профиль оптической силы P(r)  равняется профилю оптической силы линзы в сочетании с глазом для номинальной конструкции, размещенной на глазу с номинальной рефракционной необходимостью, если предположить, что у глаза есть сферическая аберрация SA. Сферическая аберрация измеряется в единицах диоптрий/мм и, как правило, принимает значения от 0 до 0,1 D/мм.
1
2
Профиль оптической силы P(r) затем корректируется оптической силой, требуемой, чтобы привести конструкцию в состояние, подходящее для глаза с рефракционной потребностью в Rx диоптрий. Оптическая сила P(r) задается простым выражением 2
2
1
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow>
P(r)=P(r)+Rx
(2)
1
При подстановке P(r) из выражения (1) в выражение (2) получаем
2
nominal
eye
nominal
2
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow>
P(r)=P(r)+SA*r+Rx-Rx
(3)
2
Rx
На основании данных о размерах зрачка при постоянной освещенности для субъектов, представляющих весь спектр возможных аномалий рефракции, можно определить коэффициент увеличения М, применяемый к профилю оптической силы P для определения профиля масштабированной оптической силы для конструкции при другом рецепте или значении Rx. Масштабированная оптическая сила P(r) задана выражением
Rx
2
eye
2
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow>
P(r)=P(M*r)-SA*r
(4)
В соответствии с настоящим изобретением коэффициент увеличения М можно аппроксимировать линейной функцией. Значение М при заданном Rx находится в диапазоне значений, заданных
<mrow><mi>M</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>R</mi><mi>x</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mi>m</mi><mo>⋅</mo><mo stretchy="false">(</mo><mi>R</mi><mi>x</mi><mo>−</mo><mi>R</mi><msub><mi>x</mi><mrow><mtext>nominal</mtext></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow>
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow>
(5)
где m изменяется в промежутке 0,008<m<0,012.
2
2
2
Чтобы лучше понять это, следует обратить внимание на первые данные, приведенные на фигурах 3-5. Данные представлены для субъектов старше сорока (40) лет, репрезентативных для дальнозоркой популяции. Диаметры зрачков были определены для уровней освещения 2,5 кд/м, 50 кд/м и 250 кд/м. Все три значения данных отображены вместе на фигуре 6, как подробнее изложено в дальнейшем.
nominal
nominal
nominal
2
2
2
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>r</mi><mo>→</mo></mover><mn>0</mn></msub></mrow>
Коэффициент увеличения, M, определяется по данным о зрачках, как показано в следующих примерах. В первом примере используется многофокусная линза с концентрическими кольцами. Профиль оптической силы P(r) при Rx=0,0 D показан на фигуре 1. Радиусы зрачков при трех различных уровнях освещения приведены на графике, представленном на фигуре 6. На фигуре 6 при Rx=0 определены значения радиуса r01, r02 и r03 для каждого из протестированных значений освещенности (250 кд/м, 50 кд/м и 2,5 кд/м), помимо значения для нуля r00. Эти значения могут быть представлены в виде вектора
, который задан выражением
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>r</mi><mo>→</mo></mover><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>r</mi><mrow><mn>00</mn></mrow></msub></mrow></mtd><mtd><mrow><msub><mi>r</mi><mrow><mn>01</mn></mrow></msub></mrow></mtd><mtd><mrow><msub><mi>r</mi><mrow><mn>02</mn></mrow></msub></mrow></mtd><mtd><mrow><msub><mi>r</mi><mrow><mn>03</mn></mrow></msub></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow>
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow>
(6)
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>r</mi><mo>→</mo></mover><mn>1</mn></msub></mrow>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>r</mi><mo>→</mo></mover><mn>1</mn></msub></mrow>
Таким же образом вектор
определяется по значениям Rx целевой конструкции. На фигуре 6 целевое значение Rx равняется 6,0 D, а вектор
задан выражением
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>r</mi><mo>→</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>r</mi><mrow><mn>10</mn></mrow></msub></mrow></mtd><mtd><mrow><msub><mi>r</mi><mrow><mn>11</mn></mrow></msub></mrow></mtd><mtd><mrow><msub><mi>r</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub></mrow></mtd><mtd><mrow><msub><mi>r</mi><mrow><mn>13</mn></mrow></msub></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow>
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow>
(7)
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>r</mi><mo>→</mo></mover><mn>0</mn></msub></mrow>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>r</mi><mo>→</mo></mover><mn>1</mn></msub></mrow>
Коэффициент увеличения М связывает
и
следующим образом:
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>r</mi><mo>→</mo></mover><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><mi>M</mi><mo>⋅</mo><msub><mover accent="true"><mi>r</mi><mo>→</mo></mover><mn>1</mn></msub></mrow>
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow>
(8)
М определяется численно предпочтительно путем минимизации наименьших квадратов.
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>r</mi><mo>→</mo></mover><mn>0</mn></msub></mrow>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>r</mi><mo>→</mo></mover><mn>1</mn></msub></mrow>
Фактор, связывающий
и
, может также быть функцией более высокого порядка, например, квадратной или кубической, чтобы лучше соответствовать данным о зрачках. В этом случае уравнение (4) может принять вид
Rx
2
1
2
eye
2
2
<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mrow>
P(r)=P(M*r+M*r+…)-SA*r
(9)
nominal
На фигуре 7 для этого примера коэффициент увеличения показан как функция Rx. Следует отметить, что M=1 при Rx=0, что и ожидается.
Применение этих факторов увеличения к ряду целевых значений Rx от -8,0 D до +6,0 D с шагом 1,0 D дает семейство профилей оптической силы, приведенное на фигуре 8. Для гиперметропов с меньшими размерами зрачка функциональности профиля оптической силы расположены более к центру оптики. Для миопов с большими размерами зрачка функциональности профиля оптической силы расположены ближе к оптической периферии.
nominal
nominal
nominal
nominal
Чтобы уточнить связь с альтернативными размерами зрачков или в качестве альтернативы изложенным выше расчетам, можно реализовать процедуру оптимизации, в результате которой определяется профиль оптической силы при значениях Rx, отличающихся от Rx, чтобы свести к минимуму разницу между показателями качества зрения при различных Rx и показателями качества зрения при Rx. В патенте США № 7625086 описан способ расчета предсказанной остроты зрения LogMAR («VA») для сочетания контактной линзы и глаза. Этот расчет VA можно использовать в качестве показателя качества зрения для оптимизации, хотя можно использовать и другие показатели, такие как функция модулированной передачи (MTF, modulated transfer function) или среднеквадратичный размер пятна. Предпочтительный способ создания оценочной функции заключается в расчете полной вергенции (расстояние объекта от бесконечности до 40 см или в диоптриях от 0 до 2,5 D) при Rx для низкого, среднего и высокого уровней освещенности и определении оценочной функции как разницы между этими значениями VA и значениями при новой Rx (для которой существуют другие размеры зрачка при заданных уровнях освещенности). Профиль оптической силы конструкции затем оптимизируется методом наименьших квадратов, чтобы минимизировать разницу в полной вергенции VA между конструкциями, а также Rx и Rx.
nominal
nominal
2
2
2
На фигуре 9 для конструкции линзы с зонами концентрических колец (пример 1) графически представлено сравнение известных линз, линз, изготовленных посредством масштабирования, и линз, изготовленных посредством оптимизации. Данные также представлены в таблице 1 ниже. На фигуре 9 представлены три строки и три столбца расчетов вергенции для конструкций от -9 D до +6 D (-9 D, -6 D, -3 D, 0 D, 3 D и 6 D). В этих конструкциях Rx=0. В первой строке дана освещенность 250 кд/м, во второй строке - 50 кд/м, а в третьей строке - 2,5 кд/м. В первом столбце показаны результаты оценки вергенции с профилями оптической силы, масштабированными по всем Rx с использованием существующего уровня техники. В среднем столбце иллюстрируется способ масштабирования, а в правом столбце иллюстрируется метод оптимизации. На каждом графике также показано среднеквадратичное значение, представляющее среднеквадратичную ошибку между расчетной вергенцией VA при Rx и фактическим значением. Как видно, в большинстве случаев метод масштабирования обеспечивает лучшие результаты по сравнению с известным уровнем техники, а метод оптимизации позволяет добиться еще большего усовершенствования, последовательно получая более низкие среднеквадратичные значения для трех размеров зрачков для всех Rx.
2
2
2
На фигурах 10-12 графически представлены те же данные в другом виде и с меньшим количеством совмещенных графиков, что позволяет проще увидеть преимущества примерных способов по настоящему изобретению. Фигура 10 для 250 кд/м, фигура 11 для 50 кд/м и фигура 12 для 5 кд/м.
На фигуре 14, как и на фигуре 8, проиллюстрированы профили оптической силы для конструкций, получаемых при использовании метода масштабирования. В этом случае все они приведены к одному Rx (например, Rx=0). На фигуре 13 представлены профили оптической силы при использовании метода оптимизации.
ТАБЛИЦА 1
Rx=-9D
Зрачок
Извест. уровень
Масштаб.
Оптимиз.
EPD
2,8
0,032
0,014
0,014
EPD
3,6
0,086
0,032
0,025
EPD
5,8
0,297
0,324
0,204
Rx=-6D
Зрачок
Извест. уровень
Масштаб.
Оптимиз.
EPD
2,7
0,017
0,009
0,009
EPD
3,5
0,055
0,021
0,016
EPD
5,7
0,243
0,226
0,131
Rx=-3D
Зрачок
Извест. уровень
Масштаб.
Оптимиз.
EPD
2,7
0,006
0,004
0,005
EPD
3,4
0,027
0,010
0,008
EPD
5,5
0,157
0,104
0,068
Rx-0D
Зрачок
Извест. уровень
Масштаб.
Оптимиз.
EPD
2,6
0,000
0,000
0,000
EPD
3,3
0,000
0,000
0,000
EPD
5,3
0,000
0,000
0,000
Rx=3D
Зрачок
Извест. уровень
Масштаб.
Оптимиз.
EPD
2,5
0,005
0,005
0,005
EPD
3,2
0,025
0,010
0,008
EPD
5,1
0,152
0,131
0,061
Rx=6D
Зрачок
Извест. уровень
Масштаб.
Оптимиз.
EPD
2,4
0,011
0,009
0,009
EPD
3,1
0,048
0,019
0,015
EPD
4,9
0,234
0,237
0,124
nominal
Во втором примере для иллюстрации результатов различных методов используется прогрессивная многофокусная конструкция линзы. Профиль номинальной оптической силы для прогрессивной многофокусной конструкции линзы при Rx=0 показан на фигуре 15. Конструкции, полученные с использованием метода масштабирования и с применением того же коэффициента увеличения, как и в предыдущем примере, показаны на фигуре 16. Так как на фигуре 16 сложно визуализировать масштабирование пресбиопических характеристик в конструкции, те же самые конструкции приведены на фигуре 17 за вычетом из каждой из них Rx. Результаты использования метода оптимизации приведены на фигуре 18. Результаты оценки фокуса при VA по сравнению с известным уровнем техники, метод масштабирования и метод оптимизации проиллюстрированы на фигурах 19-22. Среднеквадратичные значения, демонстрирующие разницу в VA фокусе (на модели) между целевыми и расчетными значениями, приведены в таблице 2.
ТАБЛИЦА 2
Rx=-9D
Зрачок
Извест. уровень
Масштаб.
Оптимиз.
EPD
2,8
0,017
0,018
0,016
EPD
3,6
0,036
0,029
0,025
EPD
5,8
0,401
0,336
0,349
Rx=-6D
Зрачок
Извест. уровень
Масштаб.
Оптимиз.
EPD
2,7
0,011
0,012
0,009
EPD
3,5
0,023
0,018
0,017
EPD
5,7
0,298
0,256
0,200
Rx=-3D
Зрачок
Извест. уровень
Масштаб.
Оптимиз.
EPD
2,7
0,005
0,006
0,005
EPD
3,4
0,011
0,008
0,008
EPD
5,5
0,145
0,135
0,104
Rx=0D
Зрачок
Извест. уровень
Масштаб.
Оптимиз.
EPD
2,6
0,000
0,000
0,000
EPD
3,3
0,000
0,000
0,000
EPD
5,3
0,000
0,000
0,000
Rx=3D
Зрачок
Извест. уровень
Масштаб.
Оптимиз.
EPD
2,5
0,005
0,006
0,005
EPD
3,2
0,011
0,008
0,008
EPD
5,1
0,145
0,128
0,100
Rx=6D
Зрачок
Извест. уровень
Масштаб.
Оптимиз.
EPD
2,4
0,009
0,012
0,009
EPD
3,1
0,021
0,016
0,015
EPD
4,9
0,256
0,231
0,177
В соответствии с другим примерным вариантом результаты второго примера можно уточнить. В этом примерном варианте осуществления коэффициент увеличения M можно настроить так, чтобы он не оставался постоянным при изменении радиальной позиции. Поправка коэффициента увеличения на радиус линзы полезна, когда желательно, чтобы конструктивные особенности на периферии линзы или вблизи нее не менялись по SKU. Причиной такого подхода могут быть причины, связанные со зрением, или, что более вероятно, механические соображения. На фигуре 23 коэффициент увеличения M представлен как функция радиального положения. В центральной части диафрагмы значение M такое же, как и в предыдущем примере. Когда радиус превышает 2 мм, коэффициент М равен единице. Видна переходная область размером примерно 0,5 мм. На фигуре 24 показаны профили оптической силы для семейства конструкций, созданных с использованием метода масштабирования с коэффициентом увеличения M, измененным, как показано на фигуре 23.
Настоящее изобретение относится как к методу проектирования, так и к готовым конструкциям линз для пресбиопов, сконструированных для определенного набора размеров зрачков при низкой, средней и высокой освещенности, для масштабирования и использования для пациентов с различными реакциями зрачков на низкую, среднюю и высокую освещенность. В частности, известно, что размеры зрачка изменяются при аметропии (измеряется сферой Rx), а следовательно, этот метод можно применять к любой конструкции, предназначенной для использования на общей популяции, когда конструкция предназначена для «среднего» глаза. В этом случае «средний» глаз меняется на Rx, поэтому конструкция модифицируется на Rx с использованием метода масштабирования либо метода оптимизации для обеспечения лучших показателей относительно известного уровня техники.
Хотя показанное и описанное считается наиболее практическими и предпочтительными вариантами исполнения изобретения, очевидно, что отклонения от специфических описанных и показанных конструкций и методов могут быть использованы специалистами в данной сфере без отклонения от сущности и объема 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.