Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ЛИНЗ ДЛЯ ПРЕСБИОПИИ

Настоящее изобретение относится к офтальмологическим линзам, применимым для коррекции пресбиопии.

По мере старения глаза человека становятся менее способными к аккомодации, или изменению формы естественного хрусталика, чтобы фокусировать зрение на объектах, которые расположены относительно близко от наблюдателя. Это патологическое состояние известно как пресбиопия. Аналогично способность к аккомодации по существу отсутствует у людей с удаленным естественным хрусталиком и имплантированной взамен него интраокулярной линзой.

Один способ коррекции потери глазом способности к аккомодации известен как ″монозрение″, в котором используется монофокальная линза для коррекции зрения на дальнем расстоянии на ведущем глазу и монофокальная линза для коррекции зрения на ближнем расстоянии на неведущем глазу. Монозрение, как правило, приводит к потере стереоскопического зрения. Другим способом лечения пресбиопии является применение бифокальных или мультифокальных контактных линз на обоих глазах пациента. С помощью такого способа можно добиться удовлетворительной коррекции, но он, как правило, приводит к снижению контрастности и разрешения изображения по сравнению с монозрением. Еще одним способом лечения пресбиопии является модифицированное монозрение. Это предполагает использование бифокальной или мультифокальной линзы на первом глазу и либо монофокальной линзы, либо бифокальной, либо мультифокальной линзы на втором глазу, которая отличается от линзы на первом глазу. Для модифицированного монозрения может потребоваться учет большого числа возможных линз, чтобы обеспечить удовлетворительные характеристики линзы.

По-прежнему желательно иметь семейство линз в полном или почти полном диапазоне требований к оптической силе линзы, которые оптимально корректируют зрение на ближнем расстоянии, предпочтительно с сопутствующей коррекцией зрения на дальнем расстоянии.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение представляет собой семейство линз, содержащее комбинации первой и второй линзы, которые выбраны так, чтобы они удовлетворяли следующим соотношениям в семействе.

В линзах настоящего изобретения по меньшей мере одна из оптических поверхностей линз может быть асферической. Предпочтительно обе оптические поверхности являются асферическими.

В одном из аспектов настоящего изобретения пара линз выбрана из набора линз, соответствующих потребностям в аддидации от приблизительно 0,75 до приблизительно 2,50 диоптрий и потребностям в рефракции от приблизительно -12,00 диоптрий до приблизительно +8,00 диоптрий.

В другом аспекте настоящего изобретения линзы имеют асферическую заднюю поверхность с апикальным радиусом приблизительно 7,85 мм и конической константой приблизительно -0,26. Один или более периферических радиусов окружают центральную область. Эти периферические радиусы наряду с центральным радиусом определяют общую посадку линзы. Радиусы окружающих поверхностей находятся в диапазоне от 7,5 до 10,5 мм. В результате использования апикального и окружающего радиусов на задней поверхности получают линзу с посадкой, аналогичной линзе с одной монотонной кривой с радиусом от 8,0 до 9,4 мм.

В еще одном аспекте настоящего изобретения каждая линза имеет профиль оптической силы, как показано на фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4.

В еще одном дополнительном аспекте настоящего изобретения предложен способ коррекции пресбиопии, который включает обеспечение двух или более линз, каждая из которых имеет профиль оптической силы, отличающийся от других линз из семейства линз, которые удовлетворяют следующему соотношению:

в центральной зоне для ,

во внешней зоне для ,

и Р описывается кусочно-кубическими интерполяционными полиномами Эрмита в переходной области , где константы P₀, c₁, c₂, b, а также форма кусочно-кубического интерполяционного полинома Эрмита отличаются для каждой линзы из семейства линз.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 представлен график, на котором показан профиль оптической силы контактной линзы.

На фиг.2 представлен график, на котором показан профиль оптической силы линзы настоящего изобретения с низкой аддидацией.

На фиг.3 представлен график, на котором показан профиль оптической силы линзы настоящего изобретения со средней аддидацией.

На фиг.4 представлен график, на котором показан профиль оптической силы линзы настоящего изобретения с высокой аддидацией.

На фиг.5 представлен график, на котором показан профиль оптической силы для мультифокальной контактной линзы для глаза субъекта, который нуждается в сферической коррекции -3,0 диоптрии.

На фиг.6 представлен график, на котором показан профиль оптической силы для глаза с миопией -3 диоптрии со сферической аберрацией 0,06 диоптрии/мм².

На фиг.7 представлен график, на котором показан профиль оптической силы для системы центральных ближних конфигураций настоящего изобретения.

На фиг.8 представлен график, на котором показан профиль оптической силы для системы центральных дальних конфигураций настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении предложены способы проектирования контактных линз, контактные линзы, спроектированные в соответствии со способом, а также способ изготовления линз. Линзы обеспечивают усовершенствованный способ коррекции пресбиопии в сравнении со стандартными линзами и способами. Пары линз в соответствии с настоящим изобретением действуют синергически, обеспечивая хорошую бинокулярность для пользователя линзы и стабильные характеристики зрения на ближнем, среднем и дальнем расстоянии.

Бифокальные или мультифокальные контактные линзы могут быть описаны профилем оптической силы, как показано на фиг.1. Горизонтальная ось представляет собой радиальное расстояние от центра контактной линзы, а вертикальная ось представляет собой оптическую силу линзы в этом радиальном положении. В случае, показанном на фиг.1, профиль оптической силы является вращательно симметричным относительно центра контактной линзы. Профиль оптической силы контактной линзы (P_CL) может быть рассчитан на основе известных форм поверхности, толщины линзы и показателя преломления линзы. Профиль оптической силы контактной линзы также может быть определен на основе волнового фронта линзы, измеренного интерферометром. Семейство линз настоящего изобретения описано ограничениями, которые применимы к профилям оптической силы для диапазона коррекции зрения на дальнем и ближнем расстоянии. Создание семейства с этими ограничениями позволяет получить отличный баланс зрения на дальнем, среднем и ближнем расстоянии при бесспорном расхождении (диспаратности) между двумя глазами во всем определенном диапазоне.

Профиль оптической силы контактной линзы, описанный в настоящем документе, представляет собой аксиальную оптическую силу и рассчитывается на основе волнового фронта следующим образом:

(I)

(II)

Остаточная оптическая сила контактной линзы на глазу описывается уравнением III.

, (III)

где представляет собой аксиальную оптическую силу контактной линзы в диоптриях;

Rx представляет собой сферу Rx в диоптриях;

SA_глаз представляет собой сферическую аберрацию глаза (0,06 диоптрии/мм²); и

F представляет собой посадку линзы относительно плоскости в диоптриях.

Несмотря на то что профиль оптической силы контактной линзы и остаточная оптическая сила контактной линзы на глазу могут быть описаны в полярных координатах и не должны быть обязательно вращательно симметричными, для простоты показан профиль оптической силы, который вращательно симметричен относительно центра линзы. В этом случае остаточная оптическая сила линзы определяется уравнением IV.

(IV)

На фиг.5 представлен пример профиля оптической силы мультифокальной контактной линзы, выполненной с возможностью помещения на глаз с миопией -3 диоптрии

(Rx=-3,0). На фиг.6 представлен профиль оптической силы глаза с миопией

-3 диоптрии со сферической аберрацией 0,06 диоптрии/мм². Профиль оптической силы на фиг.6 представлен формулой

(V)

Для ясности при использовании комбинации уравнений IV и V можно видеть, что

(VIa)

Это определяет оптическую силу линзы с глазом для субъекта, наблюдающего удаленный объект. При наблюдении ближнего объекта, как при чтении, возникает сдвиг оптической силы, если субъект не может добиться полной аккомодации. Такой сдвиг оптической силы определяется относительно его потребности в аддидации, обозначенной ADD. При взгляде на ближний объект (объект на расстоянии 40 см) оптическая сила комбинация линзы и глаза становится следующей:

(VIb)

Оптическая сила контактной линзы с глазом может быть связана с волновым фронтом контактной линзы и глаза таким же образом, как показано в уравнении II. Оно выглядит следующим образом:

(VII)

Волновой фронт (W) контактной линзы с глазом определяется уравнением

, (VIII)

где R определяет радиальное расстояние от центра линзы (и глаза, и волнового фронта).

При волновом фронте (W) функция зрачка (PF) представляет собой

(IX)

Функция зрачка представляет собой комплексную амплитуду в зрачке и равна нулю за пределами зрачка (т.е. A(r)=0, когда r>D/2, где D представляет собой диаметр зрачка). Амплитудная функция рассеяния точки (PSFa) оптической системы (в данном случае линза и глаз) определяется как преобразование Фурье функции зрачка P(r).

, (X)

при этом интегрирование выполняется по радиусу зрачка. Величина u связана с углом в радианах в объектном пространстве:

(XI)

Функция рассеяния точки для интенсивности (PSF) представляет собой

, (XII)

где * означает комплексно-сопряженную величину.

Оптическая передаточная функция (OTF) представлена в форме преобразования Фурье PSF.

, (XIII)

где ν представляет собой число циклов на радиан.

Модуляционная передаточная функция (MTF) представляет собой

(XIV)

Расчет MTF на основе волнового фронта, как описано выше, хорошо известен специалистам в данной области и может проводиться численно.

Взвешенная площадь MTF (WA) рассчитывается по следующему уравнению:

, (XV)

где:

MTF рассчитывается так же, как и в уравнении XIV, и представляет собой функцию угловой частоты, диаметра зрачка и профиля оптической силы комбинации линзы с глазом;

NCSF представляет собой нейронную функцию контрастной чувствительности и зависит от частоты, диаметра зрачка (d) и яркости (L), выраженной в канделах/м².

Для конфигурации линзы, не имеющей вращательной симметрии, MTF рассчитывается как среднее двухмерной MTF.

Яркость 250 кд/м² является примерной величиной для настоящего изобретения, а NCSF представляет собой:

, (XVI)

причем

(XVII)

L представляет собой яркость (250 кд/м²),

D представляет собой диаметр зрачка в мм,

а E представляет собой освещенность в Тд.

Константы являются следующими:

Описания NCSF можно найти, например, в публикации Contrast Sensitivity of the Human Eye and its Effects on Image Quality, Peter G.J. Barten, опубликованной SPIE Optical Engineering Press в 1999 году, которая включена в настоящий документ путем ссылки.

Теперь на основе взвешенной площади (WA) можно рассчитать монокулярную характеристику (MP) по следующему уравнению:

MP=-53,0+25,1*log10(WA)-3,8782*log10(WA)²+0,1987*log10(WA)³(XVIII),

где log10(WA) означает логарифм WA по основанию 10.

Эта величина, которая может быть рассчитана на основе измеренных профилей оптической силы или расчетных профилей оптической силы отдельных линз, обеспечивает основу для ограничений, которые описывают системы линз настоящего изобретения.

Для каждого глаза (левого L и правого R) рассчитывается MP для удаленного и ближнего объектов. Рассчитываются четыре величины:

dL представляет собой MP, рассчитанное для удаленного объекта для линзы в левом глазу;

dR представляет собой MP, рассчитанное для удаленного объекта для линзы в правом глазу;

nL представляет собой MP, рассчитанное для ближнего объекта для линзы в левом глазу;

nR представляет собой MP, рассчитанное для ближнего объекта для линзы в правом глазу.

На основе этих четырех величин рассчитываются D и N:

D представляет собой максимальное MP для удаленного объекта;

D=max(dL,dR), (XVIII)

и

N представляет собой максимальное MP для ближнего объекта:

N=max(nL,nR) (XIX)

Рассчитываются средние значения D и N для размеров зрачка от 2,5 до 6,0 мм в диаметре. Средние значения указаны как и .

Конечной величиной, которая рассчитывается для определения ограничений, является диспаратность, , которую вычисляют следующим образом:

Пары линз (линза ведущего глаза и линза неведущего глаза) системы линз настоящего изобретения удовлетворяют следующим соотношениям для всех требований пациента к аддидации и сферической аберрации:

,

где , , и соответствуют приведенному выше описанию, а ADD в данном случае означает потребность субъекта в аддидации, а не параметр add линзы.

Предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения являются линзы с центральной зоной с оптической силой, которая сдвинута в сторону ″плюса″ или для ″близи″, поэтому эта линза имеет ″центральную ближнюю″ конфигурацию. В еще более предпочтительном варианте осуществления они имеют оптические зоны, которые представляют собой непрерывные асферические поверхности. Таким образом, наиболее предпочтительные варианты осуществления имеют ″центральную ближнюю непрерывную асферическую″ конфигурацию и описываются следующим образом:

Предложена система из трех линз с низкой, средней и высокой аддидацией, причем каждая линза имеет вращательно симметричный профиль оптической силы в следующей форме:

в центральной зоне для ,

во внешней зоне для ,

и Р описывается кусочно-кубическими интерполяционными полиномами Эрмита в переходной области , где константы P0, c1, c2, b, а также форма кусочно-кубического интерполяционного полинома Эрмита отличаются для каждой линзы из семейства линз.

b для линз с низкой, средней и высокой аддидацией постепенно увеличивается, изменяясь от ~0,1 диоптрии до 1,0 диоптрии,

P₀ также постепенно увеличивается, изменяясь от 0,25 диоптрии до 0,75 диоптрии,

c₁ - малая величина, значения которой изменяются от 0 до незначительно отрицательных (-0,1 диоптрии/мм),

c₂ равно приблизительно -0,08 диоптрии/мм²,

r_{внешний} равен или приблизительно равен 2,0 мм, а

r_{центральный} находится в диапазоне от 0,2 до 1,0 мм.

К другим предпочтительным вариантам осуществления относятся линзы с ″зонированной мультифокальной поверхностью″. Такие линзы имеют разрыв в оптической силе по мере перемещения от одной зоны оптической силы к другой зоне оптической силы. Асферическая задняя поверхность центральной части предпочтительно имеет радиус от приблизительно 7,20 до приблизительно 8,10 мм и более предпочтительно 7,85 мм от геометрического центра до края центральной оптической зоны, а также коническую константу -0,26.

В конфигурациях зоны настоящего изобретения на передней поверхности первая зона, или зона с центром, совпадающим с геометрическим центром линзы, может быть и предпочтительно является зоной, которая обеспечивает коррекцию зрения на ближнем расстоянии или может обеспечивать коррекцию зрения на дальнем или среднем расстоянии. В парах линз первая зона может быть такой же или может отличаться. Аналогично в непрерывных асферических мультифокальных конфигурациях коррекция в центре каждой пары линз может быть такой же или может отличаться и может быть выбрана из коррекции зрения на дальнем, промежуточном или ближнем расстоянии.

Контактные линзы, которые могут быть выполнены в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно представляют собой мягкие контактные линзы. Предпочтительно использовать мягкие контактные линзы, выполненные из любого материала, подходящего для изготовления таких линз. Материалы, которые можно использовать для формирования мягких контактных линз, включают, без ограничений, силиконовые эластомеры, силиконсодержащие макромеры, включая, без ограничений, описанные в патентах Соединенных Штатов Америки №№ 5371147, 5314960 и 5057578, которые полностью включены в настоящий документ путем ссылки, гидрогели, силиконсодержащие гидрогели и т.п., а также их комбинации. Более предпочтительно поверхность выполнена из силоксана или содержит функциональную группу силоксана, включая, без ограничений, полидиметилсилоксановые макромеры, метакрилоксипропилполиалкилсилоксаны и их смеси, силиконовый гидрогель или гидрогель, такой как этафилкон A.

Предпочтительным материалом для формирования линз являются поли-2-гидроксиэтилметакрилатные полимеры, под которыми понимаются полимеры, имеющие наибольшую молекулярную массу от приблизительно 25000 до приблизительно 80000 и полидисперсность от менее приблизительно 1,5 до менее приблизительно 3,5, соответственно, несущие по меньшей мере одну ковалентно связанную функциональную группу для поперечной сшивки. Этот материал описан в патенте Соединенных Штатов Америки № 6846892, полностью включенном в настоящий документ путем ссылки. Подходящие материалы для формирования интраокулярных линз включают, без ограничений, полиметилметакрилат, гидроксиэтилметакрилат, инертные прозрачные пластмассы, полимеры на основе силикона и т.п., а также их комбинации.

Полимеризация материала для формирования линзы может быть выполнена любыми известными способами, включая, без ограничений, термическую полимеризацию, полимеризацию под действием излучения, химическую полимеризацию, полимеризацию электромагнитным излучением и т.п., а также их комбинации. Предпочтительно линзу отливают в форме для литья с использованием ультрафиолетового излучения или с использованием полного спектра видимого излучения. Более конкретно точные параметры подходящих условий полимеризации материала линзы зависят от выбранного материала и формуемой линзы. Процессы полимеризации для офтальмологических линз, включая, без ограничений, контактные линзы, хорошо известны. Подходящие процессы описаны в патенте США № 5540410, который полностью включен в настоящий документ путем ссылки.

ПРИМЕРЫ

Примеры и данные получены на основе расчетных значений, основанных на конфигурациях линзы, а не на изготовленных линзах. В каждой таблице ″+″ означает, что линза соответствует ограничениям настоящего изобретения.

Пример 1

Построена система линз в диапазоне оптических сил коррекции зрения на дальнем расстоянии и трех значений оптической силы аддидации. Каждая линза имеет радиальные зоны с изменяющейся оптической силой. Центральная зона имеет оптическую силу, которая сдвинута в сторону ″плюса″ или для ″близи″, поэтому эта линза имеет ″центральную ближнюю″ конфигурацию. Линзы имеют обозначения ″A″, ″B″ и ″C″ и по отдельности обеспечивают постепенно улучшающиеся характеристики зрения на ближнем расстоянии. Профили оптической силы примера линзы -3,0 диоптрии в этой системе линз показаны на фиг. 7.

В представленной ниже таблице показаны пары линз в зависимости от потребности в аддидации (от +0,75 до +2,50 диоптрии), которые соответствуют критериям для семейства линз настоящего изобретения. Пара АА (линза А на каждом из двух глаз) отвечает приведенным выше требованиям к аддидации 0,75, 1,0 и 1,25 диоптрии. Пара АВ не отвечает требованиям для любой оптической силы аддидации. Требованию по аддидации 1,50, 1,75 и 2,00 диоптрии отвечают пары линз ВВ или ВС. Для более высокой аддидации требуется пара ВС. Существует пара линз, которая отвечает вышеприведенным ограничениям для каждого требования к аддидации.

Пример 2

Построена система линз в диапазоне оптических сил коррекции зрения на дальнем расстоянии и трех значений оптической силы аддидации. Центральная зона имеет оптическую силу, которая сдвинута в сторону ″плюса″ или для ″близи″, и оптическая зона является непрерывной асферической, поэтому линза имеет «центральную ближнюю непрерывную асферическую» конфигурацию. Линзы имеют обозначения ″A″, ″B″ и ″C″ и обеспечивают постепенно улучшающиеся характеристики зрения на ближнем расстоянии. Профили оптической силы для примера линз -3,00 диоптрии показаны на фиг. 2, 3 и 4.

В таблице ниже приведены пары линз по аддидации, которые отвечают критериям для семейства линз настоящего изобретения. Существует по меньшей мере одна пара линз, которая соответствует требованиям для всех значений оптической силы аддидации.

Пример 3

Построена система линз в диапазоне оптических сил коррекции зрения на дальнем расстоянии и трех значений оптической силы аддидации. В данном случае центральная зона сдвинута в сторону ″минуса″ по сравнению со смежной зоной, поэтому линза имеет ″центральную дальнюю″ кольцевую конфигурацию. Линзы имеют обозначения ″A″, ″B″ и ″C″ и обеспечивают постепенно улучшающиеся характеристики зрения на ближнем расстоянии. Профили оптической силы для примера линз -3,00 диоптрии показаны на фиг. 8. В таблице ниже приведены пары по аддидации, которые соответствуют ограничениям выше. Существует по меньшей мере одна пара линз, которая соответствует требованиям для всех значений оптической силы аддидации.

Пример 4 (сравнительный)

Построена система линз, в которой используется конфигурация в соответствии с предшествующим уровнем техники, в диапазоне оптических сил коррекции зрения на дальнем расстоянии и трех значений оптической силы аддидации. Центральная зона имеет оптическую силу, которая сдвинута в сторону ″плюса″ или для ″близи″, поэтому эта линза имеет ″центральную ближнюю″ конфигурацию. Линзы имеют обозначения ″A″, ″B″ и ″C″ и обеспечивают постепенно улучшающиеся характеристики зрения на ближнем расстоянии.

В таблице ниже представлены пары по аддидации для такой системы предшествующего уровня техники. Такие пары не удовлетворяют ограничениям для всех возможных требований по аддидации, таким образом, эта система линз не соответствует требованиям настоящего изобретения.

В приведенных примерах показан один тип конфигурации (центральная ближняя, непрерывная асферическая и центральная дальняя), которая используется в каждой системе. Система может быть построена из смешанных типов. Например, линзы A для ″центральной ближней″ и ″непрерывной асферической″ систем могут быть взаимозаменяемыми, и две новые системы по-прежнему будут соответствовать трем ограничениям.

Существуют и другие типы конфигураций, которые будут соответствовать ограничениям. Например, можно изготовить дифракционные линзы и различные типы конфигураций без вращательной симметрии, которые соответствуют описанным выше ограничениям настоящего изобретения.