СПОСОБ КОНСТРУИРОВАНИЯ МУЛЬТИФОКАЛЬНЫХ КОНТАКТНЫХ ЛИНЗ
METHOD OF DESIGNING MULTIFOCAL CONTACT LENSES

Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится к мультифокальным офтальмологическим линзам. В частности, настоящее изобретение предусматривает способы конструирования контактных линз, которые обеспечивают коррекцию возрастной дальнозоркости и которые принимают во внимание размер зрачка и вергентность.
Уровень техники
С возрастом глаз становится менее способен к аккомодации или к изгибу хрусталика для фокусировки на объектах, которые находятся относительно близко от наблюдателя. Это состояние известно как возрастная дальнозоркость. Подобным же образом для людей, у которых удален хрусталик и вставлен в качестве замены искусственный хрусталик, способность к аккомодации отсутствует.
Среди способов, используемых для коррекции неспособности глаза к аккомодации, имеются контактные линзы, которые имеют более одной оптической силы. В частности, разработаны мультифокальные контактные линзы и искусственные хрусталики, в которых предусматриваются зоны дальней и ближней, а в некоторых случаях промежуточной оптической силы. Однако ни одна из известных конструкций, как показано, не является успешной для носителей линз.
Подробное описание настоящего изобретения и предпочтительные варианты осуществления
Настоящее изобретение предусматривает способы конструирования контактных линз, линзы в соответствии со способом конструирования и способы изготовления линз. Эти линзы обеспечивают коррекцию возрастной дальнозоркости, принимая во внимание в своей конструкции размер и вергентность зрачка. Линзы по настоящему изобретению обладают преимуществами, поскольку их конструкция увеличивает усиление аккомодации глаза, что означает увеличение положительной оптической силы, измеряемой в диоптриях, когда глаз реагирует на аккомодативный или конвергентный стимул. В дополнение к этому конструкция использует преимущество амплитуды остаточной аккомодации глаза, или общей аккомодативной способности глаза на основе возрастной и окулярной физиологии индивидуума.
Настоящее изобретение предусматривает способ конструирования мультифокальной линзы, состоящий из этапов, на которых: a) выбирают диаметр покоящегося зрачка; b) вычисляют диаметр зрачка при наблюдении близких объектов; c) выбирают отношение площади коррекции ближнего зрения к площади коррекция дальнего зрения для линзы; d) вычисляют значения для этого отношения как функции суммарной оптической силы для наблюдения ближних и дальних объектов с использованием диаметров покоящегося и видящего вблизи зрачка и e) добавляют некоторую величину оптической конвергентности для линзы.
На первом этапе способа конструирования линзы по настоящему изобретению размер зрачка принимается во внимание следующим образом. Диаметр покоящегося зрачка или диаметр зрачка для наблюдения объектов на расстоянии более чем примерно 500 см от глаза выбирают на основе усреднения данных по популяции или на основе измерения зрачка индивидуума. Диаметр зрачка, при наблюдении ближних объектов или объектов на расстоянии меньше чем примерно 100 см от глаза, как функцию заданной суммарной оптической силы, вычисляют затем на основе заданной суммарной оптической силы, остаточной аккомодации и диаметра покоящегося зрачка. Для осуществления этого вычисления должна определяться общая суммарная оптическая сила, необходимая для носителя линзы. Часть этой суммарной оптической силы будет обеспечиваться заданной суммарной оптической силой линзы, а часть посредством остаточной аккомодации глаза носителя линзы.
Остаточная суммарная оптическая сила может вычисляться посредством вычитания заданной суммарной оптической силы из общей необходимой суммарной оптической силы. Определение общей величины необходимой суммарной оптической силы будет основываться на оптике, на клиническом опыте, который определяет суммарные оптические силы для продукта, у которого, как правило, являются доступными оптические силы в пределах от 1,00 до 3,00D, и на известных исследованиях потребностей в аккомодации у популяций с возрастной дальнозоркостью как функции возраста. Остаточная аккомодация может представлять собой физиологически определенную величину, зависящую в основном от возраста, и, как правило, она изменяется от 10+D для людей в возрасте примерно меньше чем 15 лет до менее чем 0,5D у тех, кому, примерно, более 65 лет. Для целей иллюстрации, можно предположить, что для ясного чтения на расстоянии 35 см от глаза для индивидуума может потребоваться общая суммарная оптическая сила 2,85D. Заданная суммарная оптическая сила будет составлять 1,00D, и остаточная суммарная оптическая сила будет составлять 1,65D.
Известно также, что существует функциональная зависимость между размером зрачка и аккомодацией, измеренной при постоянной освещенности. На этой основе аккомодативная реакция вычисляется на компьютере посредством получения обратной величины расстояния до объекта и измеряется в широком диапазоне интенсивности света. Например, такие данные приводятся в Glen Myers, Shirin Berez, William Krenz and Lawrence Stark, Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol, 258: 813-819 (1990). Такие данные представляют собой основу для модели сокращения зрачка, которая предполагает независимое линейное взаимодействие между аккомодативным стимулом и увеличением освещенности, как показывает уравнение:
0
A=A-B-C, (I)
где:
A представляет собой размер зрачка;
0
A представляет собой размер покоящегося зрачка;
B представляет собой 1/расстояние до объекта в метрах; и
C представляет собой log FL.
Согласно клиническим измерениям B составляет 0,27 и C составляет 0,19. Предполагая, что освещенность составляет 1,0 FL, уравнение I может быть переписано как:
0
A=A-0,27D, (II)
где D представляет собой остаточную аккомодацию глаза носителя линзы. Если применять уравнение II к примеру выше, в котором 2,85D представляет собой необходимую общую суммарную оптическую силу, и предполагая, что диаметр покоящегося зрачка составляет 7,5 мм, Таблица 1 ниже показывает вычисленные значения для разности между диаметром покоящегося зрачка и диаметром зрачка, полученным от применения уравнения II.
<b>Таблица 1</b>
<b>Заданная суммарная оптическая сила</b>
<b>Остаточная аккомодация</b>
<b>Уменьшение размера зрачка</b>
<b>Размер зрачка при наблюдении ближних объектов</b>
1,0D
1,85D
0,50 мм
7,0 мм
1,5D
1,35D
0,36 мм
7,14 мм
2,0D
0,85D
0,23 мм
7,27 мм
2,5D
0,35D
0,09 мм
7,41 мм
F
N
Отношение (A/A) площади линз, которая должна использоваться для коррекции зрения носителя на расстоянии, или дальней зоны линзы, по отношению к той площади, которая используется для коррекции ближнего зрения, или зоны ближнего зрения, которое должно обеспечиваться конструкцией линзы, может затем выбираться и использоваться для вычисления площади линзы, которая должна размещаться для оптики ближнего и дальнего зрения. Выбор может основываться на измеренной остроте зрения и чувствительности к контрасту для диапазонов дальней и ближней освещенности либо для индивидуума, либо для среднего значения для популяции индивидуумов. Предпочтительное отношение для рефрактивной оптики составляет 70/30, в пользу зон дальнего зрения, при наблюдении ближних объектов. Предпочтительное отношение для дифракционной оптики будет 50/50.
F
N
Значения для A/A могут вычисляться как функция суммарной оптической силы для наблюдения ближних и дальних объектов, результаты для отношения 70/30 показаны в Таблице 2. Отношение площадей при этом вычислении определяется квадратом отношения диаметров.
Таблица 2
Заданная суммарная оптическая сила
A<sub>F</sub>/A<sub>N</sub> (ближние объекты)
A<sub>F</sub>/A<sub>N </sub>(дальние объекты)
1,0D
1,89 (65:35)
2,33 (70/30)
1,5D
2,02 (67:33)
2,33 (70/30)
2,0D
2,13 (68:32)
2,33 (70/30)
2,5D
2,25 (69/31)
2,33 (70/30)
2
2
2
2
2
2
Например, основываясь на размере зрачка 7,5 мм, когда наблюдают удаленные объекты, и 7,0 мм, когда наблюдают ближние объекты, площадь оптики, необходимой для дальнего зрения составляет π(7,5/2)×0,70 кв.мм, и площадь, предусмотренная для ближнего зрения, составляет π(7,5/2)×0,30 кв.мм. При наблюдении ближних объектов, площадь уменьшается до π(7,0/2). Отношение площади для ближнего зрения к общей оптической площади составляет π(7,5/2)×0,30/π(7,0/2) или (7,5/7,0)×0,30=1,072×0,30=1,145×0,3=0,343 или 34,3%. Таким образом, остается 65,7% для зоны дальнего зрения.
Таким образом, способ по настоящему изобретению позволяет конструктору линзы обеспечить большую часть апертуры зрачка для ретинального изображения изображений дальних объектов без ослабления освещенности изображений ближних объектов. Это связано с тем фактом, что зона ближнего зрения располагается внутри площади зрачка сократившегося зрачка, а зона дальнего зрения располагается в апертуре зрачка покоящегося зрачка или неаккомодированного зрачка и сокращение зрачка при аккомодации исключает некоторую часть зоны дальнего зрения.
На другом этапе способа по настоящему изобретению некоторая величина вергентности или оптическая конвергенция, необходимая для приведения обоих глаз индивидуума к общему фокусу на наблюдаемом объекте, инкорпорируется в линзу. Величина суммарной оптической конвергенции будет зависеть от суммарной оптической силы, сконструированной в линзе, при этом величина оптической конвергентности увеличивается, когда увеличивается величина суммарной оптической силы. Как правило, может добавляться величина примерно до 2,0D.
Оптическая конвергенция предпочтительно инкорпорируется в линзу посредством добавления встроенной призмы, что означает горизонтальную призму с основанием, ориентированным в назальном направлении линзы. Оптическая конвергенция может, в конструкциях с монокулярным зрением, также инкорпорироваться посредством добавления достаточной положительной оптической силы к линзе для уменьшения общей потребности в аккомодации. Также конвергенция может добавляться посредством разнесения на некоторое расстояние центра зоны ближнего зрения и геометрического центра линзы.
Предпочтительная линза, получаемая с помощью способа по настоящему изобретению, является бифокальной, в ней оптическая зона содержит две радиально симметричных зоны: первую зону, которая представляет собой центральную зону, и вторую зону, которая представляет собой кольцевую зону, которая окружает центральную зону. Зоны дальнего и ближнего зрения располагаются внутри апертуры зрачка для покоящегося глаза. Зона ближнего зрения располагается внутри апертуры зрачка, когда глаз является полностью аккомодированным и имеет площадь от примерно 30 до примерно 50% от площади оптической зоны внутри апертуры зрачка для ближнего зрения, в то время как радиус оптической зоны совпадает с апертурой зрачка для дальнего зрения или превосходит ее. Отношение площадей для ближнего или дальнего зрения вычисляется, как описано выше, это отношение в пользу дальнего зрения, когда глаз не является аккомодированным, и ближнего зрения, когда глаз является аккомодированным. В дополнение к этому, зону ближнего зрения снабжают горизонтальной призматической коррекцией с основанием, ориентированным в назальном направлении. В предпочтительном варианте осуществления расположение зоны ближнего зрения, как указано, должно находиться в апертуре зрачка для аккомодированного глаза, но нет ограничений на ее расположение по отношению к центру зрачка.
В линзах по настоящему изобретению оптическая зона и зоны ближнего и дальнего зрения в ней могут находиться на передней поверхности или на поверхности со стороны объекта, на задней поверхности или на поверхности линзы со стороны глаза, или распределяться между передней и задней поверхностями. Цилиндрическая оптическая сила может предусматриваться на задней или вогнутой поверхности линзы для коррекции астигматизма носителя. Альтернативно, цилиндрическая оптическая сила может объединяться с любой из оптических сил для дальнего и ближнего зрения или с ними обеими на передней поверхности или задней поверхности. Во всех линзах по настоящему изобретению оптические силы для дальнего, промежуточного и ближнего зрения могут представлять собой сферические или асферические оптические силы.
Контактные линзы, пригодные для использования в настоящем изобретении, предпочтительно представляют собой мягкие контактные линзы. Предпочтительно используются мягкие контактные линзы, изготовленные из любого материала, пригодного для формирования таких линз. Иллюстративные материалы для формирования мягких контактных линз включают в себя, без ограничения, силиконовые эластомеры, силиконосодержащие макромеры, включая, без ограничения, те, которые описаны в патентах США №№5371147, 5314960 и 5057578, которые включаются сюда в качестве ссылок во всей их полноте, гидрогели, силиконосодержащие гидрогели и тому подобное, и их сочетания. Более предпочтительно, поверхность представляет собой силоксан, или содержит силоксановые функциональные группы, включая, без ограничения, полидиметилсилоксановые макромеры, метакрилоксипропилполиалкилсилоксаны и их смеси, силиконовый гидрогель или такой гидрогель, как этафилкон A.
Предпочтительный материал для формирования линз представляет собой полимеры поли-2-гидроксиэтилметакрилата, что означает, что они имеют пик молекулярной массы в пределах примерно между 25000 и примерно 80000 и полидисперсность от менее чем примерно 1,5 до менее чем примерно 3,5, соответственно, и имеют ковалентно связанную с ними, по меньшей мере, одну функциональную группу для поперечной сшивки. Этот материал описан в патенте США №6846892, включаемом сюда в качестве ссылки во всей полноте. Соответствующие материалы для формирования искусственных хрусталиков включают в себя, без ограничения, полиметилметакрилат, гидроксиэтилметакрилат, инертные прозрачные пластики, полимеры на основе силикона и тому подобное, и их сочетания.
Отверждение материала для формирования линз может осуществляться с помощью любых известных средств, включая, без ограничения, термическое, радиационное, химическое отверждение, отверждение с помощью электромагнитного излучения и тому подобное, и их сочетания. Предпочтительно, линза формуется, что осуществляется с использованием ультрафиолетового света или с использованием полного спектра видимого света. Более конкретно, точные условия, пригодные для отверждения материала линзы, будут зависеть от выбранного материала и линзы, которая должна формироваться. Способы полимеризации для офтальмологических линз, включая, без ограничения, контактные линзы, хорошо известны. Соответствующие способы описаны в патенте США №5540410, который включается сюда в качестве ссылки во всей полноте.
Контактные линзы по настоящему изобретению могут формироваться посредством любого обычного способа. Например, оптическая зона может быть получена посредством алмазной токарной обработки или алмазной токарной обработки форм, которые используются для формирования линз по настоящему изобретению. Впоследствии соответствующую жидкую смолу помещают между формами с последующим прессованием и отверждением смолы для формирования линз по настоящему изобретению. Альтернативно, зона может быть получена с помощью алмазной токарной обработки заготовок для линз.