CN101523270A - 角膜和上皮的重塑 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使眼的前表面塑形的方法，以用于控制眼的屈光不正，尤其是近视的发展。该方法采用角膜塑形透镜的拟合，所述透镜具有适于精确地使所述眼的周边区域成形的精确成形的后表面。该方法包括以下步骤：估计眼的中央和周边屈光不正参数；确定眼的最佳前表面轮廓，包括角膜光学中央处和选定的角膜光学周边处的轮廓，其将产生用于使眼获得良好视力的期望屈光矫正和用于控制眼的近视发展的期望周边屈光(视场曲率)。治疗前的眼形状的准确测量是重要的，由此能够设计或选择相应的透镜轮廓，使得治疗过程获得使周边光线最佳聚焦在视网膜前方的治疗后周边轮廓，由此控制近视的发展。本发明延及制造为最佳治疗眼周边区域的透镜。

Description

角膜和上皮的重塑
技术领域
本发明涉及使眼的前表面成形以控制眼屈光不正的发展的方法。该方法可以采用角膜塑形透镜(orthokeratology lenses)，尽管也可以设想其它成形技术。
背景技术
在对视敏度缺陷的治疗中，大部分人群使用眼镜或接触透镜进行矫正。这类缺陷包括患有远视、近视以及由于患者眼不对称所导致的散光的患者。最近，为了减轻佩带眼镜和/或接触透镜的负担，开发了用于改变患者角膜的形状以尝试矫正眼屈光不正的外科技术。这类外科技术包括激光角膜切削术(PRK)、LASIK(激光原位角膜磨镶术)以及诸如自动板层角膜成形术(ALK)等手术。这些手术意图以外科方式改变角膜的曲率以减轻或消除视力缺陷。这类技术的普及率已大幅增加，但是仍然存在手术本身及术后并发症的风险。
对改变角膜形状的永久性外科手术的一个替代方案包括角膜矫正术，在该手术中，将接触透镜施用于眼，以通过接触透镜对角膜表面的机械塑形(reshaping)从而暂时性改变角膜的形状或曲率。在角膜矫正术中对角膜进行塑形已经实施了多年，但是通常需要大量时间来使角膜塑形。
虽然角膜塑形透镜已经使用了多年，但是这类透镜的运行方式，尤其是角膜塑形过程的生理学仍然没有完全弄清楚。对这类透镜的最佳形状尚未达成共识，并且因为没有两个眼睛形状或屈光不正参数是相同的，所以对特定患者选择最佳透镜形状至少在一定程度上是凭直觉进行的，而不是规范性的过程。
其它角膜成形技术，例如上文讨论的那些，也需要精确理解眼的最佳形状。应理解的是，因为眼内不同部位处的几微米的厚度差别可以导致任何治疗效果显著不同，所以提高对于任意特定眼的最佳形状的理解被认为是重要的。
通常，利用上述技术获得视力改进的眼治疗关注于使沿眼轴、即从眼“正在观看”的空间内的点进入眼的光聚焦。然而，最近已经提出，对于控制屈光不正的发展而言，不仅是使这种中央或轴向光最佳聚焦重要，而且控制以一定角度、即从眼“正在观看”的方向以外的视觉空间的点进入眼的光-有时称为周边视觉-的聚焦也重要。在光学工程用语中，从眼观察方向以外的点射来的光线被称为轴外光线，并且在代表周边视觉的空间中的点也被称为中周视场(mid-phripheralfield)或周边视场(phripheral field)，而由不同周边视场角度的周边焦点的集合所描述的“表面”也被称为视场的曲率。专利申请US2005/0105047(Smitth)讨论了相对于中央的轴上焦点来定位周边的轴外焦点对于延迟或减轻近视或远视发展的重要性。
因此，很明显的是，相当宽的眼区域影响眼的长期屈光状态。仅矫正中心视场来实现敏锐的视力并且还忽略进入眼的轴外周边视场的光可能产生的影响的任何眼塑形方法都可能潜在损害眼的长期屈光状态。因此，在眼的整个光学表面范围上产生最佳形状的治疗疗法或过程被认为是重要的。
最新的临床研究已经揭示了儿童的近视控制和角膜塑形(OK)透镜的使用之间的关联。本发明人仅知道三篇论述该问题的出版物(如下文所概括的)。
1)Cho等人(2005)
a.具有历史对照组的2年预期初步研究
b.7～12岁
c.43人报名，35人完成研究
d.OK组和对照组之间的轴向长度与玻璃体房深度之差
i.OK治疗的眼中有约52％的疗效
e.结论：OK对儿童近视同时具有矫正和控制效果，但是不同儿童的眼长度变化存在实质性差异，并且没有办法预测对于单个对象的效果
L局限：非随机、无遮蔽、无标准的透镜装配协议
2)Cheung等人(2004)
a.案例报告：13岁的亚洲男性，检查2年
b.单眼OK治疗
c.结论：进行OK治疗的眼比未进行治疗的眼生长较少
d.局限：患者开始具有不均匀的屈光不正，而未进行治疗的眼可能正试图“赶上”近视的眼
e.无对照，个案报告
3)Reim(2003)
a.案例系列回顾
b.仅在稳定佩带OK 3月之后的1年或3年时检查屈光变化
c.在1年时检查253个对象，在3年时检查164个对象
d.结论：近视的进展率与Stone/Grosvenor/Koo研究中的GPs类似
e.局限：无对照，无轴向生长测量
唯一的有对照研究是Cho等人进行的初步研究，该研究还需要通过更大规模的研究进行确认。然而，他们的发现表明，角膜矫正术有可能延缓眼的生长，但不是对所有的儿童都起作用。没有人完全了解角膜矫正术只对该研究中的部分儿童有近视控制效果的原因。
迄今为止，本发明人尚不知道涉及与角膜矫正术有关的特定光学的任何研究。许多人已经尝试利用形貌分析来分析角膜的形状，但是几乎没有人尝试定量描述良好视力(例如6/6视力)的精确角膜形状或轮廓，更不用说近视控制了。
美国专利申请2005/0105047(Smitth)描述了控制近视发展的光干涉。该公开申请披露了中断近视发展所需的光学“轮廓”并确定了一些可以使用的技术和装置。然而，已经确定，不是所有的患者都以相同的方式响应治疗，例如一些经历角膜矫正术治疗的患者会在他们接受角膜矫正术治疗的同时表现出近视发展减慢或停止，而其它患者会表现出角膜矫正术治疗对近视发展几乎没有作用。
发明内容
在宽泛的方面，本发明提供一种利用角膜塑形透镜以受控且可预测的方式改变入射到眼内的周边光线的焦点以减缓、停止或逆转近视患者的近视发展的方法。具体而言，本说明书教导了有助于并能够设计和生产使本发明能够有效实施的角膜塑形透镜的方法学和设计参数。
根据本发明的一个优选方面，提供了一种改变患者的眼的前表面区域的轮廓以改善患者视力的方法，包括以下步骤：
评估眼的中央和周边屈光不正参数；
确定眼的最佳前表面轮廓，包括角膜的光学中央处和角膜的有效光学周边处的最佳前表面轮廓，这会产生期望的眼屈光矫正以获得良好的眼视力，并产生期望的眼周边屈光(视场曲率)以控制屈光不正的进展；和
利用角膜塑形透镜治疗患者的眼以获得所述最佳前表面轮廓。
优选治疗患者眼的步骤包括将角膜塑形透镜施用于眼，所述方法包括选择具有使眼的前表面成形以获得所述最佳前表面轮廓的特性的透镜。该透镜优选具有使得眼上皮容积得以保存的特性。
所期望的周边屈光(视场曲率)任选使周边的视网膜像比视网膜更靠前，从而控制近视的进展。
从下文以举例方式描述的各实施例和方法学的说明中，本发明的这些和其它特征会变得明显。在说明书中参考了附图，该附图虽然是示意性的，但是有助于解释如何才能实施本发明。
附图说明
图1示出描述实施本发明方法的流程图。
图2图解示出利用计算机辅助光线跟踪模型对眼进行初步分析的方式。
图3示出与眼的图2方式类似的图示，其中通过将透镜施用于眼的前表面来改变焦点。
图4a至4q示出在制造透镜中确定设计参数之后的步骤。
图5至7示出根据本发明方法制造的透镜的截面图。
图8和9示出根据本发明的治疗之前和之后的眼的焦点的示意图。
具体实施方式
在角膜矫正术中，通常使用刚性透气(RGP)接触透镜来暂时性改变角膜的形状，以暂时性消除或降低眼的屈光不正。在治疗期间，RGP整夜或在长时间(至多几天)被置于眼上。在治疗期间末期，取下RGP镜，留下经塑形的角膜以为眼提供必要的矫正。
虽然仍在研究角膜矫正术的确切工作机理，但是已知前角膜表面的径向高度和角膜各位置处的局部曲率可以增加或减少，这取决于治疗方法和角膜塑形透镜的设计。
因此，该方法在获得期望的角膜轮廓以同时进行屈光矫正和降低或消除屈光不正的进展提供了最大的灵活度。
在柔性接触透镜的角膜矫正术中，使用柔性(代替RGP)接触透镜来暂时性改变角膜的形状，以暂时性消除或减轻眼的屈光不正。与在常规的角膜矫正术中一样，在治疗期间透镜通常在眼上放置过夜。在治疗期间末期，取下透镜，留下经塑形的角膜以为眼提供必要的矫正。
本发明的一个目的是提供一种方法和相关的角膜矫正术装置，通过该方法和装置可以实现角膜塑形，使得可以矫正患者的眼的屈光不正(即，中央屈光状态)，并且同时可以使周边图像(涉及比直前凝视方向更宽的视场角)再定位到至少视网膜上。后者的这种图像再定位对减轻或消除患者的近视发展提供了治疗刺激。为了增强近视的治疗，可将周边图像置于视网膜前方(即，在从视网膜到角膜的方向上)。这引起适合于增加近视治疗效果的相对近视散焦(refocusing)。
根据本发明的角膜塑形方法需要图1所示的流程图100中概述的步骤。
首先，测量眼的屈光不正(即，中央屈光状态)(102)。这可以利用眼科医生所熟知的标准屈光设备和技术来实现。
其次，量化角膜形状(104)。这可以利用眼科医生所熟知的多种角膜形貌系统(例如，角膜形貌图(videokeratograph))中的任意一种来实现。
现在需要建立眼的周边屈光状态(106)。这可以通过采取指示患者与测量设备方向成一定角度(视场角)凝视的附加步骤以及利用与用于中央屈光的相同的设备和技术来实现。或者，可以使用来自公开来源的用于群体(或亚群，例如具有特定近视量的近视患者)的典型值。通常，以相对于眼中轴的预定角度建立眼的屈光状态。该周边角优选为约20°至约45°，更通常为约25°至35°。
现在选择治疗方法(108)。优选将以下述方式使周边光线的焦点定位于患者视网膜前方的患者专用角膜塑形透镜装配于患者，由此开始近视治疗。如上所述，准确建立或评估眼的形状是确定治疗后角膜的形状的重要步骤。虽然试图将中央聚焦的图像置于视网膜上以确保中央视觉的锐度是重要的，但是小心控制周边图像会有助于近视的治疗。
一旦确定所期望的周边屈光结果之后(110)，可以通过直接测量(120)来确定或者可以基于群体平均值(122)来建立对周边角膜形状的最佳矫正。
然后，利用与常规角膜塑形(角膜矫正术)类似的程序将用于角膜塑形的装置施用于眼(118)。
一旦建立或确定眼的治疗前形状之后，将形状数据输入(124)利用下述算法编程的处理器中以计算(126)待装配于眼的透镜的目标形状。
根据这些目标设计参数，在考虑到包括为实现角膜塑形的对角膜的机械作用的优化、透镜对中(contration)和舒适性在内的其它因素的情况下获得最终的透镜设计。
在一些情况下，可以根据已知的因素，例如患者的角膜塑形和恢复率历史(116)来人为地改变(改进)最终设计。
在开始治疗之后，可以监测患者的反应，并且调整角膜塑形装置的设计以使治疗效果最佳。
因此，本发明的关键方面需要对中央区域和周边治疗区域内的眼形状和屈光不正进行准确的治疗前评估。利用由此获得或估计的数据，就能够设计矫正中央屈光不正并治疗周边眼的透镜。这些方面将在下文中更为详细地论述。
关键设计参数值的计算
如前面部分所述，本发明的目的是提供一种方法和相关装置，通过该方法和装置可以实现角膜塑形，使得可以矫正患者眼的屈光不正，并且同时可以使周边图像再定位到视网膜上或前方。
在光学设计方面，矫正中央屈光状态需要将来自轴上物点的光聚焦至视网膜中央(即，朝向中央凹)。与常规的角膜塑形(或角膜矫正术)中一样，这也是通过施加角膜塑形装置改变角膜(中央的)曲率半径来实现的。
为了使周边像点再定位，塑形的角膜需要具有将来自周边视场角的光聚焦到视网膜上或视网膜前方的周边形状。因此，需要改变周边角膜处的曲率半径，即负责聚焦来自周边可视物体的光的区域来实现这点。在本发明中，这是通过角膜塑形装置的非球形背面的应用实现的。在一些情况下，这还通过限定将实现角膜塑形的两个不同区域得以促进。这两个区域是：提供正确的中央角膜塑形以产生类似于常规角膜矫正术的正确的中央视觉矫正的“中央光学区域”；和使周边角膜塑形以产生将周边图像再定位至周边视网膜上或前方所必需的周边屈光的合适变化的“周边治疗区域”。中央光学区域和周边治疗区域之间的过渡或边界(或接触透镜设计人员用的术语“接合处”)可采用平滑的表面曲线融合以改善角膜的机械压力的平滑度和舒适性。
着重强调的是，虽然本发明的用于消除或延滞近视发展的透镜设计可利用多种非球面几何系数中的任一种来描述，但是实现周边图像再定位(即，周边散焦)的关键特征是选择与目标周边视场角对应的区域内的合适的局部曲率半径。
可以采用以下两种方法来准确建立治疗前的眼形状，由此能够准确确定透镜治疗表面的形状。
方法1-计算机辅助光线跟踪模型
在该方法中(图1的框128)中，可以使用适合进行光线跟踪的计算机程序/软件(例如，致力于光线跟踪或光学透镜设计的商用软件)。在图2(Zemax图1)中示出了包括描述角膜的非球形光学表面212和代表眼的虹膜瞳孔的孔径光阑214的光学模型210。利用光学工程师和透镜设计人员所熟知的方法，将代表来自中央(轴上)物点216的光和来自周边(轴外)物点218的光的两组光线引导至眼，并且配置为穿过角膜212，然后继续穿过眼的瞳孔214。
为代表角膜前表面的表面212指定合适的参数(例如，包括中央半径和形状系数的圆锥截面方程)以建立其合适的光学行为模型。这些参数的值可以通过利用诸如角膜形貌图的多种设备和技术直接测量角膜形貌来获得。或者，这些值可由从大量科技出版物中可得的公开的群体平均值设定。
如光学工程师和透镜设计人员所理解的，使评价函数体系公式化(例如基于与图像表面相交的光线的均方根分布最小化)，以通过迭代优化过程找出用于中央(轴上)光线220和周边(轴外)光线222的焦点位置。从这两个焦点位置220和222，可以获得中央的角膜前表面屈光力Fc和周边的角膜前表面屈光力Fp。
接着，利用透镜设计人员和光学工程师所熟知的技术(例如，通过引入具有与屈光不正相等和相反的屈光力的附加表面)来修改光学模型和评价函数体系。在图3中，已将图2的起始光学系统210修改成计算光学模型330。在该模型330中，已引入了附加表面332。该表面332在光线跟踪程序中设置为代表来自轴上/中央物体的光线316的中央屈光状态的反量。也就是说，如果待矫正的起始中央屈光不正为A(例如-6D)，则表面334对中央光线316的屈光力将表现为-A(例如+6D)。此外，表面334设置为代表周边屈光状态的反量和针对患者用以减轻近视发展的周边散焦的附加量之和。也就是说，如果起始的周边屈光为B(例如-5D)并且附加周边散焦选择为D(例如+0.5D)，则表面332对周边光线318将表现为-B-D(例如+5D-0.5D＝+4.5D)。然后，利用评价函数体系再次优化这种修改的光学体系330，以使中央316和周边318光线聚焦在原始的角膜表面焦点位置322和320上。在该第二次优化期间，使角膜表面332的形状(例如，通过改变其曲率半径、形状因子等)弯曲。这样，光线跟踪软件会在优化期间集中于角膜表面334，这将实现中央屈光的矫正以及使周边图像点再定位至视网膜上或前方。在完成再定位之后，角膜表面332将代表目标角膜形状，以使：
F’o＝(目标治疗后)中央角膜屈光力(以屈光度计)＝Fo+A
F’p＝(目标治疗后)周边角膜屈光力(以屈光度计)＝Fp+B+D
其中A为眼的中央屈光状态(以屈光度计)，
B为眼的周边屈光状态(以屈光度计)，以及
D为引入用于增强近视治疗的附加近视散焦。
值得注意的是，根据用于设计近视发展治疗的瞳孔尺寸和目标视场角，目标塑形角膜332上可以存在涉及使中央316和外周光线318聚焦的区域。因此，周边焦点322在再优化之后会遭受一定量的像差(因为一些周边光线将不能提供最佳的周边聚焦图像点)。在图3中，像差包括一种径向像散(一种相差)，其可被作为336处的线焦点。然而，如果评价函数体系构建得当，则“最佳的”周边焦点将仍在经修改的模型330中的322处。
应当注意，上述采用光线跟踪模型的方法是示例性的。可以使用采用光线跟踪/光学设计程序的多种不同方法来达到类似的目标塑形角膜332的规格。例如，不使用“理想化的”光学表面334来代表中央和周边散焦，一些软件允许使用特定的评价函数运算对象来指导目标塑形角膜表面332的光焦度(focal power)。因此，具体的方法可随所用的软件和构建评价函数体系的具体方法而不同。前文描述了一种目前所描述的方法，该方法应当为光学工程师和透镜设计人员提供足够的指导以构建他自己的用于计算塑形角膜形状932的规格的光线跟踪模型。
选择用于近视发展治疗的视场角
Smitth(US 7,025,460)讨论了通过改变眼的周边屈光状态(即，视场的相对曲率)并同时提供任意中央(轴上)屈光不足的合适矫正来消除或延滞近视发展从而提供良好视力的方法。Smitth证实了周边视网膜成像在引导眼球生长方面是重要且充分的，眼球的生长是发生近视的基本方式(眼球伸长)。据此，可以推断，通过以较低的周边视场角而不是以较大的周边视场角开始进行周边图像点的散焦，可以获得更大的近视疗效。然而，如前文所述，根据瞳孔尺寸和目标视场角，中央和周边光线的聚焦将会涉及目标塑形角膜的一些区域。这导致目标塑形角膜的形状规格的折衷-需要提供良好的中央焦点以及提供正确的周边图像散焦-这两者是相互矛盾的要求。
在实践中，不必确保中央和周边光线在已塑形角膜上重叠。对上述矛盾要求的合适折衷是开始将对应于瞳孔边缘(即，虹膜瞳孔边缘)在其上的投影的周边视场角的周边散焦引入已塑形角膜。对于典型的瞳孔尺寸，这种初始的治疗视场角为20°至40°。利用该结构，仅有来自中央和初始周边视场角的大约一半(或者更少)的光线会重叠。
实施例1-光线跟踪方法
在图2中，在用于光学设计的市购软件(Zemax，得自Zemax Inc)中建立如上所述的光学模型。代表角膜的表面212用于其角膜形状经测量相当于中央半径7.70mm和形状因子0.80的圆锥截面的患者。通过以中央和周边视场角与图像表面相交的光线的最小RMS分布的优化，找到与中央220和周边视场222角相关的焦点位置。通过计算，发现它们相当于中央角膜屈光力Fc＝49.0D并且35°处的周边角膜屈光力Fp＝54.1D。
对于该实施例，假定发现患者的中央和周边屈光状态为A＝-6.00D和B＝-5.00D。此外，假定理想的是通过使周边获得0.50D的附加近视散焦量来提供增强的近视治疗。为了计算获得中央和周边图像的最佳矫正的目标塑形角膜表面332，将理想屈光表面334(例如，旁轴表面)置于与前角膜相同的位置处。该理想屈光表面334设置为对于中央光线表现为+6.00D(＝-A)，对周边光线表现为+4.50D(＝-B-D)。
保持由第一次优化得到的焦点位置320和322，开始第二次优化。在假定目标塑形角膜332为用圆锥截面描述的表面的第二次优化之后，使目标塑形角膜332的中央半径和形状变化，以获得最佳矫正(即，使与图像表面相交的光线的RMS分布最小化)，从而找出目标(塑形)角膜332的形状。
圆锥截面是几何形状系，包括圆、椭圆、抛物线和双曲线。尤其优选用几何方法来描述接触透镜设计中的非球形表面，因为指定圆锥截面的唯一描述中仅涉及极少参数。这些参数是中央曲率半径(ro)和形状因子(p或p值)。(注意，经常可以使用偏心率e或圆锥常数k或q代替形状因子p。然而，这些因子p、e、k或q在数学上直接精确相关，因此在使用它们时不产生截然不同的表面)。在圆锥截面中，中央半径ro描述表面绝对顶点(或“最高点”)处的“瞬时”曲率半径。在理想化的角膜中，这是角膜中央“尖端”处的半径。形状因子p描述形状偏离圆的程度；p值为1代表圆，p＝0为抛物线，p为0～1或大于1时为椭圆，而p为负值表示双曲线。就本说明书而言，重要的是区分两种椭圆；p小于1和p大于1的情况。对于前一种情况(0<p<1)，该椭圆被称为“长”或平椭圆。在平椭圆中，表面的聚焦屈光力自顶点/尖端处开始降低。对于后一种情况(p>1)，该椭圆被称为“扁”或陡椭圆。在这类椭圆中，聚焦屈光力自顶点/尖处开始增加(焦距越短，则屈光值越大)。
在该实施例中，作为圆锥截面描述的目标塑形角膜表面的规格为r’o(目标中央半径)＝8.774mm，p’(目标形状因子)＝2.286，指示为陡椭圆形状。
现在可以看出，通过采用上述方法，对用于中央屈光、周边屈光、附加周边近视散焦和角膜形状的任何单个值均可以获得用于前角膜的目标形状。
在此着重强调的是，合适的周边散焦(即，周边图像点的再定位)量是通过计算和选择与周边光线相关的区域处的目标塑形角膜表面的局部曲率半径获得的。然而，为了将这些中央和周边的局部曲率半径规格转化成透镜设计，这些半径通常被加和成非球形表面，在表面上的相应位置处具有这些半径。
为方便起见，眼科医师通常将角膜描述成圆锥截面。因此，在本说明书的全文中使用圆锥截面来描述。然而，这只是作为举例说明，因为现在可以看出，上述方法不限于将目标(治疗后的、塑形的)角膜形状描述成圆锥截面。可以利用更通常的非球面说明来描述初始的和/或目标角膜形状，这些更通常的非球面说明包括但不限于多项式、样条函数(spline)、傅立叶综合等，如应用数学家、光学工程师和透镜设计人员所理解的。
例如，在上述实施例1中，当利用添加至基本球形表面的8阶齐次多项式(即，只包括至多8阶的齐次幂的多项式)进行再次优化以描述目标角膜时，返回的表面规格为基本球形表面具有半径＝8.774mm；和附加的多项式表面标高或高度y＝a2.x2+a4.x4+a6.x6+a8.x8，其中y是被添加到基本球形表面的表面的表面高度(以毫米计)，该基本球形表面通过位于与轴距离x处的任意指定表面点的半径来限定；a2＝3.813×10-3，a4＝-1.354×10-3，a6＝3.368×10-4，并且a8＝-1.826×10-5。
现在可以使用设计参数值来计算用于角膜塑形装置的最终设计。这将在以下部分中描述。
方法2-近似方程
虽然通过采用如上文所述的光线跟踪模型最精确地获得装置所需设计参数值的计算，但是有些时候用于光线跟踪的计算机和/或软件可能不可得到。在这些情况下，可以通过应用此处描述的方程体系进行近似估算(图1的框130)用于这些设计参数的初始值(但是对于效力仍有足够的准确度)。通过采用这些方程，利用例如手持式计算器，可以获得适用于当前装置的设计参数的初始值。
对于以下参数的指定值：
A＝中央屈光状态(以屈光度计)，
B＝周边屈光状态(以屈光度计)，
D＝用于增强近视治疗的在周边区域中引发的附加近视散焦量(以屈光度计)，
ro＝(初始，治疗前)角膜的中央曲率半径(以屈光度计)，
p＝(初始，治疗前)角膜曲率的形状因子，以及
θ＝测量周边屈光(B)处和待施加近视治疗散焦(D)处的视场角(以度计)。
这些值可以通过利用眼科医师已知的一些临床设备和技术直接测量获得，或者根据群体平均值(可从大量已发表的科技论文获得)假定。
与初始(治疗前)状态相关的参数可以首先按以下计算：
x＝近似的光线高度(以毫米计)＝θ.π/60
rs＝角膜的(初始)径向半径(以毫米计)＝ro 2+(1-p).x2
rt＝角膜的(初始)切向半径(以毫米计)＝rs 3/ro 2
Fc＝(初始)中央角膜屈光力(以屈光度计)＝1000.(n-1)/ro
Fp＝(初始)周边角膜屈光力(以屈光度计)＝2000.(n-1)/(rs+rt)
其中n是角膜的屈光指数，根据科技出版物，其通常为约1.375。
设计参数值的良好近似值可以按如下计算：
F’o＝(目标处理后)中央角膜屈光力(以屈光度计)＝Fo+A
F’p＝(目标处理后)周边角膜屈光力(以屈光度计)＝Fp+A+Z.(B-A+D)
F’s＝(目标处理后)径向角膜屈光力(以屈光度计)＝F’o+(F’p-F’o)/2
注意，Z为瞳孔区补偿因子。研究表明，按经验将该因子赋值为约3为设计参数值给出了良好的近似值。然而，该因子分别与患者的瞳孔和区域直径以及装置相关。对于较小或较大的瞳孔或区域尺寸，可以采用(分别)较小或较大的Z值以获得更好的近似。
最后，该装置的中央半径和形状因子可以按下式计算：
r’o＝装置背面的中央曲率半径的设计值(以毫米计)＝1000.(n-1)/F’o
r’s＝装置背面的径向曲率半径的设计值(以毫米计)＝1000.(n-1)/F’s
p’＝装置背面的设计形状因子＝1+(r’o 2-(r’t.r’o 2)2/3)/x2
关键设计参数转换成最后的透镜设计
(利用前述部分中描述的方法)已计算了调整中央屈光不正的矫正并同时使周边图像再定位到周边视网膜上或前方的关键参数，现在将这些参数与次要设计特征相结合以完成透镜的最终设计。
达到最终设计的考虑因素包括实现装置相对于角膜/眼对中、对角膜施加合适的机械作用以使角膜以最有效率和效力的方式塑形以及在整个佩带/治疗期间提供可接受的良好舒适度的原则。任选地，可以选择(图1的框132)背面形状已知的透镜，但是优选按以下方式设计(图1的框134)患者专用透镜。
总之，在开始透镜设计之前需要以下输入：
对象的扁平k读数(flat k reading)
对象的扁平k偏心率(e或p)(p＝1-e2)
对象的屈光不正
用于MC的计算基础曲线(BC)Ro和p
透镜材料的性质Rl，Dk
透镜尺寸的优选(CT、直径、ET、OZw、最小和最大厚度约束条件)
设计为接受x，z坐标系形式的经线输入的计算机控制车床
后续步骤
步骤1：见图4a
计算基础曲线(BC，R1)坐标。使用来自圆锥截面中的MC模型的R0和P。将曲线的顶点(402)置于位置O、O1处，并将R0原点置于+2轴上。
步骤2：见图4b
以从中央轴到光学区域的半弦的小间距(～5μ)(通常为对象的正常瞳孔直径的一半)计算所需基础曲线(Base Curve)的径向深度。
步骤3：见图4c
以透镜中央厚度(CT)的增量来增加所有的径向基础曲线点。
步骤4：见图4d
计算对准曲线(Alignment Curve，AC)。
采用与BC所用相同的定向和坐标系，利用扁平k(转化成半径)和偏心率(如果在透镜的整个直径范围内可用)以相等的小间距计算建立模型的对象角膜的径向深度。在图4d中描述了三个角膜关系。角膜关系A和B可用单个扁曲线拟合而不需要较平坦的中央区域。角膜关系C在两个区域的同心OZ中处理。
步骤5：见图4e
调整(在图中可视化调整或数学调整)原点用于角膜径向计算(绿色虚线)以允许角膜在BC上方(较大的Z)的所有其它角膜点的位置处与BC进行切线接触。
步骤6：见图4f
可以使用所调整的角膜点(ACP’s)作为选择改进的AC参数以实现最佳拟合的指导。
计算从比对象的扁平k更平的1D范围内的球形半径开始至比对象的扁平k更陡峭的1D范围内的对准曲线(与OZ同心)的径向点。
调整对准曲线(AC)的原点，以使其在OZ半弦处的径向深度等于相同经线位置处的BC的径向深度。
步骤7：见图4g
计算整个透镜直径范围内的AC和调整的对象角膜(ACPs)的径向深度。
同时，(通过根据需要调整AC原点)保持OZ直径处的AC和BC的径向深度相等使AC的半径和/或形状因子改变以使AC与ACPs接近对准，从而使得在整个直径处透镜和角膜的偏离少于50μ。
步骤8：见图4h
融合接合处。
在任意后部接合处的位置处，可以在后部接合处以数学方式插入或在构建之后以数学方式插入一个或更多个交替曲线(具有相对窄的宽度)以使该接合处平滑，以避免在小角膜区域内的过度角膜压缩。
对融合的基础曲线的描述示于图4i中。
步骤9：见图4j和图4k
然后，通过本领域技术人员熟知的技术确定透镜的边缘，并结合选定的基础曲线段的x，y坐标以生成从中心到透镜边缘的连续的点系列，以产生最终的复合基础曲线规格。
步骤10：见图4l
现在设计正面曲线(FC)
利用BC R0、透镜CT和透镜材料性质，计算正面曲线(FC)的半径，其会在中央轴上产生平的(或其它期望的屈光力，例如“超调量”的)屈光力。
将正面曲线上的顶点置于0，0处，其原点在z轴上，逐点比较复合BC的点之间的轴向距离。
步骤11：见图4m
确定FC和最终BC上的任意点是否太近或太远(如本领域技术人员所理解的)并且如果必要的话包括复合FC中的一个或更多个“双凸透镜状”曲率。
步骤12：见图4n
在模型预测产生例如在C中的BC/角膜关系的扁圆曲率的情形中，包括背面光学区域中的第二区域以降低OZ半弦处的BC径向深度可能是必要的。
步骤13：见图4o
计算中央OZ的半径(R1a)
该透镜的OZ包括2条曲线，中央曲线R1a和不同曲率R1b的中央区域。从对象的扁平k读数中减去对象的屈光不正(以屈光度计)。
从上述结果中再减去任何期望的“超调量”。
利用角膜的Rl将屈光度结果转化成半径。
计算中央基础曲线(R1a)的坐标
利用计算的中央OZ半径R1a作为R0，可以选择通过包括通过如对象的测量偏心率所指出的轻微扁平(通常p≤0.6)将该球面曲率调整为非球面的。
区域和多区域透镜的定义
应当注意，由于目标是实现中央屈光不正的矫正并同时使周边图像点再定位，所以透镜的区域可以被视为两个区域。在该设计定义中，置于中央的区域设置有合适的背面曲率半径以实现中央屈光不正的矫正。包围该中央区域的是设置有合适的背面曲率半径以使周边图像再定位到视网膜上或前方的更周边的治疗区域。这两个区域的合适半径可以在前述步骤和方法之后计算。然而，将该设计定义和考虑为两个关键区域的益处可以描述如下。
当透镜设计用于角膜塑形(即，角膜矫正术)时，中央背面通常是非常平坦的(即，具有比角膜自身的初始曲率半径大得多的曲率半径)，以使第一接触点位于角膜和透镜的顶点处。有时，可能首先或同时出现周边处的一些轻微接触，但是它的性质通常为使这种更周边接触区域下方的角膜能够迅速而充分地坍塌以使顶点接触发生并进行中央角膜塑形。这是用于通过矫正中央屈光不正来改善中央/中央凹焦点的基础。
当这种现象与周边图像点再定位的需要相结合时，如利用上述方法计算的，非球面性(例如，形状因子)的量通常很大。因此，从偶尔到经常，取决于待获得的矫正和周边散焦的量，角膜和透镜之间的第一接触会在光学区域和对准曲线(施加到透镜以确保将透镜正确对准和对中到角膜的外部曲线)的接合处，并且这可能发生，其幅度为角膜顶点不再受到用以矫正中央屈光不正的充分治疗。
这种情形可以通过应用以下试验而容易地辨认。利用透镜设计人员和光学工程师熟悉的标准径向高度(或表面标高，经常缩写为“sag”)，计算角膜和目标背面非球面性的sag以用于所针对的透镜区域尺寸。当角膜具有比目标非球形表面更小的sag高度时，则前一段中描述的效果存在，并且必须进行处理。
在本发明中，用于实现中央矫正和周边散焦双重目的的透镜设计的附加方法是考虑两区域方法设计。中央光学区域将设置为该中央光学区域不会具有还实现周边散焦所需的非球面性(例如形状因子)总量。(实际上，该光学区域甚至可以没有与常规角膜塑形透镜类似的非球形性，或者甚至也许是长椭圆形的。)
然后，在与新的周边治疗区域对应的位置处开始背面的非球面性。该区域会设置有合适的非球面性以提供合适的局部背面半径以实现周边的散焦。
中央光学区域和周边治疗区域之间的接合处和过渡可以融合，以提高舒适性并消除角膜上机械压力的剧烈变化(即，确保机械作用的“平滑性”)。
尽管前文考虑了两区域方法，但是需要强调的是，不管区域的数量和其尺寸(直径)如何，实现本发明目的的关键特征是中央和局部周边的曲率半径。非球形表面的使用用于保持这些半径之间的连续表面，以使舒适性最大化并且使机械压力的陡峭度最小化。
以下实施例例示了可以如何组合上述方法中描述的用于计算关键设计参数并将这些参数转化成最终设计的步骤以实现用于特定单个患者的本发明装置。
实施例2
将通过施加本发明的装置治疗近视患者。利用更精确的计算机辅助光线跟踪方法来执行图1中描述的程序。利用眼科医师所了解的临床屈光技术测量患者的中央距离屈光(结果为-4.00D)。然后，利用眼科诊所通常可得到的角膜形貌图系统(例如，videokeratograph)测量患者的角膜形状。在该实施例中，通过角膜形貌图输出将角膜形状概括为中央半径R0＝7.70mm且形状因子p＝0.80。紧接着，利用标准屈光设备和技术但采用指示患者“侧向”凝视屈光仪器的附加步骤测量患者的周边屈光。在该实施例中，以35°视场角测量周边屈光，发现其为-3.00D(即，周边屈光比中央屈光相对更远视+1.00D)。
建立计算机辅助光线跟踪模型(如前述部分中描述的)以引入患者的经测量参数(即，中央和周边屈光、周边视场角、角膜形状参数)。在该实施例中，决定提供最小的近视治疗效果。因此，计算装置设计参数用于改变角膜形状以矫正中央和周边的屈光状态而不引入附加的周边近视散焦。从光线跟踪模型的观点出发，建立评价函数以使图像模糊圈的尺寸最小化并同时对沿轴的-4.00D和35°视场角处的-3.00D进行矫正。根据该评价函数对模型进行的优化返回用于背面(包括中央光学矫正区和周边治疗区)的设计，其中中央半径ro为8.391mm，形状因子为2.537。引入这些设计参数以及附加的周边和边缘设计参数以有助于装置相对于眼的对中的背面设计对角膜施加合适的机械作用以使角膜塑形，以及如前述部分所述施加改善的舒适性。所得的用于使该实施例的角膜塑形的最终设计示于图5中。表1显示可以实现该实施例所需透镜的可能的接触透镜规格。
表1
 
医生姓名 患者标识 日期和时间 文件名 激光标记 目标屈光力+/-XX.XXX 目标直径XX.XX    材料代码xxx x x.xx 区域
MC Paragoncm 7.7 p0.8 770_.8，35°R，A-4，B-3/OU          7/29/07 3:29 PM 21265907 84 110+0 0.000 11.00 100W 4
实际屈光力+/-X.XXXX 调合平均厚度0.XXX    Dk/tXX.X 总表面积(mm2)XXX       实际直径XX.XX    中央厚度0.XXX    J1厚度0.XXX 基础曲线最大SAGX.XXX  边缘长度X.XX    
-0.001 0.102 97.4 220 11.00 0.095 0.096 2.126 0.20
 
基础曲线半径X.XXXX 基础曲线宽度X.XXX 基础曲线形状因子X.XX     正面曲线半径X.XXXX   正面曲线宽度XX.XX    正面曲线形状因子X.XX     基础曲线SAGX.XXXX   正面曲线SAGX.XXXX 正面接合处厚度0.XXX 
第1 8.390 1.500 2.537 8.420 3.000 1.000 0.232 0.553 0.095
第2 8.390 1.500 2.537 7.340 1.250 0.600 0.684 1.223 0.120
第3 7.470 0.600 0.600 7.570 1.000 0.600 0.966 1.942 0.110
第4 7.470 0.000 0.600 7.570 0.000 0.600 0.966 1.942 0.110
第5 7.470 0.000 0.600 7.570 0.000 0.600 0.966 1.942 0.110
第6 7.470 0.000 0.600 7.570 0.000 0.600 0.966 1.942 0.110
第7 7.470 0.000 0.600 7.570 0.000 0.600 0.966 1.942 0.110
第8 7.470 0.000 0.600 7.570 0.000 0.600 0.966 1.942 0.110
第9 7.470 0.000 0.600 7.570 0.000 0.600 0.966 1.942 0.110
第10 7.470 1.710 0.600 7.570 0.060 0.600 2.123 1.992 0.100
当在角膜矫正术程序中将该装置施用于患者的眼时，该装置会提供正确的远距视觉以及消除近视发展的周边刺激。
根据患者的单个反应，可能有必要调整或微调装置的参数。因此，将会监测利用上述设计参数的透镜的患者的进展，包括如图1所示流程图所描述的周期性测量中央和周边的屈光状态。
实施例3
发现患者具有-8.00D的近视(即中央屈光状态)。决定利用本发明的装置通过角膜矫正术治疗其近视的发展。在该实施例中，眼科医师无法得到角膜形貌图系统(例如，videokeratograph)，因此无法为特定患者进行周边屈光状态测量。作为估计角膜形状的起点，在角膜形貌图不可用的情况下，使用角膜曲率计来测量角膜的中央曲率半径。(角膜曲率计是用于测量中央角膜曲率的常用眼科临床设备。虽然在现实中，角膜曲率计测量中央角膜区域周围的平均半径，但是对于获得作为起始点的角膜近似形状的当前目的而言，该值足够接近角膜的中央半径Ro)角膜曲率计发现半径为7.80mm。对该患者假定群体平均(基于大量公开的科技文献值)形状因子p＝0.75。在没有进行直接周边屈光测量的情况下，假定该患者的周边屈光状态具有-8.00D的近视患者的典型公开值。因此，假定周边屈光状态的值为-7.00D(即，相对于中央屈光增加+1.00D远视)。在该实施例中，决定通过引入+1.00D的附加近视周边散焦量来增强近视疗效。
该实施例的医师无法得到用于对眼模型进行光线跟踪的计算机程序。因此，使用用于计算起始设计参数的近似公式。因此，从上述参数值，我们得到来自前述部分的方程：
A＝中央屈光＝-8.00D
B＝周边屈光＝-7.00D
D＝近视周边散焦＝+1.00D
θ＝周边屈光的视场角＝35°
Ro＝7.80mm
p＝0.75
将这些值代入上述方程中返回用于背面的目标中央半径Ro＝9.357mm和形状因子p＝4.157。
虽然这些参数值不如利用光线跟踪模型可计算的那些精确，但是它们足够接近，从而为用于开始对该患者进行近视治疗的装置提供良好的初始设计参数值。
与实施例2一样，引入这些设计参数以及附加的周边和边缘设计参数以有助于该装置相对于眼的对中、对角膜施加合适的机械作用以使角膜塑形的背面设计以及改善的舒适性是根据上述步骤计算的。所得最终透镜设计示于图6中，关于其规格表的实例列于表2中。
表2
 
医生姓名 患者标识 日期和时间 文件名 激光标记 目标屈光力+/-XX.XXX 目标直径XX.XX    材料代码xxx x x.xx 区域
MC Paragoncm 7.8 p0.75 780_.75，35°E，A8，B-6/OU          7/29/07 4:02 PM 20903452 94110+0 0.000 11.00 100W 4
实际屈光力+/-X.XXXX 调合平均厚度0.XXX    Dk/tXX.X 总表面积(mm2)XXX       实际直径XX.XX    中央厚度0.XXX    J1厚度0.XXX 基础曲线最大SAGX.XXX  边缘长度X.XX    
0.000 0.106 94.1 220 11.01 0.095 0.097 2.090 0.20
 
基础曲线半径X.XXXX 基础曲线宽度X.XXX 基础曲线形状因子X.XX     正面曲线半径X.XXXX   正面曲线宽度XX.XX    正面曲线形状因子X.XX     基础曲线SAGX.XXXX   正面曲线SAGX.XXXX 正面接合处厚度0.XXX 
第1 9.357 1.500 4.157 9.387 3.000 1.000 0.219 0.492 0.096
第2 9.357 1.500 4.157 7.120 1.250 0.600 0.643 1.187 0.136
第3 7.320 0.600 0.500 7.420 1.000 0.500 0.928 1.906 0.120
第4 7.320 0.000 0.500 7.420 0.000 0.500 0.928 1.906 0.120
第5 7.320 0.000 0.500 7.420 0.000 0.500 0.928 1.906 0.120
第6 7.320 0.000 0.500 7.420 0.000 0.500 0.928 1.906 0.120
第7 7.320 0.000 0.500 7.420 0.000 0.500 0.928 1.906 0.120
第8 7.320 0.000 0.500 7.420 0.000 0.500 0.928 1.906 0.120
第9 7.320 0.000 0.500 7.420 0.000 0.500 0.928 1.906 0.120
第10 7.320 1.710 0.500 7.420 0.060 0.500 2.087 1.956 0.100
当在角膜塑形程序中将该装置施用于患者的眼时，该装置会提供正确的远距视觉以及降低或消除对近视发展的周边刺激。
与在实施例2中一样，因为只使用近似的初始设计因此也许更为重要的是，在患者的一些初期佩带/治疗期间之后对装置的设计参数进行调节或微调可能是必要的。因此，会监测佩戴具有上述设计参数的装置的患者的进展，包括如图1所示流程图中所描述的周期性测量中央和周边的屈光状态。
实施例4
发现患者具有-6.00D的近视。与前述实施例中一样，医师无法得到角膜形貌图系统，因而无法对特定患者进行周边屈光状态测量。因此，使用角膜曲率计来测量角膜的中央曲率半径。角膜曲率计发现半径为7.80mm。根据公开的群体平均值，假定该患者的形状因子P为0.75。假定该患者的周边屈光状态具有-6.00D的近视患者的典型公开值。因此，假定周边屈光状态的值为-5.00D。在该实施例中，决定通过引入+0.50D的附加近视周边散焦量来增强近视疗效。在该情况下，计划用25°的周边视场角作为治疗的初始视场角。
与前述实施例中一样，也无法得到对眼模型进行计算的光线跟踪软件。因此，使用用于计算起始设计参数的近似公式：
A＝中央屈光＝-6.00D
B＝周边屈光＝-5.00D
D＝近视周边散焦＝+0.50D
θ＝周边屈光的视场角＝25°
Ro＝7.80mm
p＝0.75
将这些值代入来自前述部分上述方程体系中，返回用于背面的目标中央半径Ro＝8.912mm和形状因子p＝5.268。
根据前述部分中描述的步骤将这些关键参数转变成最终的透镜设计。如在“区域的定义”部分中所讨论的，在该实施例中发现，由于该背面所需的大量非球面性，所以两区域方法将消除有关周边区域与周边角膜的接触的问题(其降低用于矫正中央屈光不正所需的中央角膜上的治疗效果)。
因此，采用如上文所述的两区域设计方法。图7示出最终的透镜设计，其由中央光学区域和周边治疗区域组成。用于该最终透镜的示例性透镜规格表示于表3中。在表3中可以看出，中央光学区域(标记为“第一”的行)的形状因子p＝0，指示其为常规球面光学区域。然而，下一个区域，即周边治疗区域的形状因子是根据上一区域计算的(即5.268)。
表3
 
医生姓名 患者标识 日期和时间 文件名 激光标记 目标屈光力+/-XX.XXX 目标直径XX.XX    材料代码xxx x x.xx 区域
MC Paragoncm 7.8 p0.75 780_.75，25°E，A6，B-45/OU         7/28/07 5:00PM 20544719 89110+0 0.000 11.00 100W 4
实际屈光力+/-X.XXXX 调合平均厚度0.XXX    Dk/tXX.X 总表面积(mm2)XXX       实际直径XX.XX    中央厚度0.XXX    J1厚度0.XXX 基础曲线最大SAGX.XXX  边缘长度X.XX
0.000 0.103 96.5 217 10.99 0.095 0.092 2.054 0.20
 
基础曲线半径X.XXXX 基础曲线宽度X.XXX 基础曲线形状因子X.XX     正面曲线半径X.XXXX   正面曲线宽度XX.XX    正面曲线形状因子X.XX     基础曲线SAGX.XXXX   正面曲线SAGX.XXXX 正面接合处厚度0.XXX 
第1 8.912 2.500 1.000 8.942 3.000 1.000 0.453 0.518 0.092
第2 8.912 0.500 5.268 7.200 1.250 0.600 0.672 1.204 0.140
第3 7.300 0.600 0.300 7.400 1.000 0.300 0.953 1.890 0.123
第4 7.300 0.000 0.300 7.400 0.000 0.300 0.953 1.890 0.123
第5 7.300 0.000 0.300 7.400 0.000 0.300 0.953 1.890 0.123
第6 7.300 0.000 0.300 7.400 0.000 0.300 0.953 1.890 0.123
第7 7.300 0.000 0.300 7.400 0.000 0.300 0.953 1.890 0.123
第8 7.300 0.000 0.300 7.400 0.000 0.300 0.953 1.890 0.123
第9 7.300 0.000 0.300 7.400 0.000 0.300 0.953 1.890 0.123
第10 7.300 1.700 0.300 7.400 0.050 0.300 2.055 1.929 0.099
着重强调的是，重要的变量不是通过本发明方法矫正的眼的非球面性。本发明的透镜改变从选定视场角进入眼中的周边光线的焦点，该选定的视场角通常高于约20°。因此，重要的设计变量是与来自周边视场角的光线对应的位置处的塑形角膜(因此，透镜的背面)的局部曲率半径。因此，通过理解治疗后的角膜的最佳形状，尤其是眼周边区域中的角膜形状，可以精确地模拟并成形治疗透镜的背面。
实质上，方法步骤通过计算中央和周边处的局部半径来计算天然角膜的现有焦距(或屈光力)。这在光线跟踪(方法1)的情形中隐含地完成，而通过方程方法(方法2)明示地完成。从这种和已知(通过测量或估计)的天然眼的中央和周边屈光状态，可以计算在中央和周边处需要增加或减去的屈光量。从这些计算的形状变化，可以计算中央和周边处的新的/需要的屈光力。从这些目标屈光力，可以计算相应的目标中央半径(R’0)和目标周边半径(R’s和R’t)。
重要的是，注意周边有两个半径。这是由称为“斜像散”或“径向像散”的已知光学相差引起的，由此对于周边图像没有单个尖锐的焦点，但实际上有两个不同(线状而不是点状)的焦点(相互成直角)。这些焦点是像散的径向和切向焦点。对于这些径向和切向焦点中的每一个，都存在径向和切向屈光力和相应的径向和切向曲率半径。这两个径向屈光力的平均值是平均屈光力。该平均屈光力是“平均周边屈光力”(上述方程中的Fp和F’p)，其是该周边场角处最接近的眼平均焦点。
实际上，当角膜塑形时，通常角膜的设计(和相关的角膜塑性透镜设计)仅限定切向曲率半径。这是因为径向半径或多或少是通过在车床上制成的透镜的旋转对称所控制的。因此，计算透镜表面上指定点处的局部半径，它是横截面半径，即计算的切向半径。在方程方法(方法2)中，它是计算出来的所需平均屈光力。然后，从“经验法则”计算来估计切向和径向屈光力，该“经验法则”计算通过对适用最佳的“区域补偿因子”的研究得到验证。由此计算非球面性。在光线跟踪法(方法1)中，初始假定是表面是非球形表面(例如圆锥截面、多项式等)中的一种形式(或多种形式中的任一种)类型。在作出合适的假定和近似之后，使用软件和处理器找出将给出合适的平均屈光力的最佳拟合非球面性。
图8是示出在周边中具有相对远视散焦的近视患者的图像表面的相关视场曲率图。轴距＝0mm处的竖轴代表视网膜。视场曲率被视为图像表面位置随视场角增加而相对于视网膜的变化。例如，当测量该患者的中央屈光(下方的黑色方块)时，图像点在视网膜前方(负轴距)，且测得约-0.50D的近视。然而，当在例如32°的视场角处实现屈光(上方的黑色方块)时，此处的焦点位置在视网膜后方，并测得约+0.50D的远视。根据Smith的教导，正是周边中的这种远视散焦刺激眼球生长，导致近视发展。
图9示出与图8类似的相关视场曲率图。在此处，图8的眼已通过采用本发明的方法和透镜设计进行了前角膜表面塑形治疗。可以看出，下方的黑色方块所代表的中央图像点此时位于视网膜上，表明中央的屈光不正已得到有效矫正。此外，由于对本发明的周边角膜形状的处理，更周边的图像点(例如，32°视场角处的上方黑色方块)此时位于视网膜前方。(例如，在该周边视场角处实现的屈光将恢复约+1.00D。)通过将周边图像点置于视网膜上或前方，减轻或消除了对眼生长的刺激，由此延滞近视的发展。
应当理解，在本说明书中公开并定义的本发明延及本文或附图中提及或明显可见的各个特征中的两个或更多特征的全部可选组合。所有这些不同的组合构成本发明各种可选方面。
还应理解，本说明书中使用的术语“包含”(或其语法变体)等同于术语“包括”，而不应当被视为排除其它要素或特征的存在。

Claims (18)

1.一种改变患者的眼的前表面区域的轮廓以提高患者视力的方法，包括以下步骤：
估计眼的中央和周边的屈光不正参数；
确定眼的最佳前表面轮廓，包括在角膜光学中央处和选定的角膜光学周边处的轮廓，这将产生用以使眼获得良好视力的期望屈光矫正和用于控制近视发展的期望的眼周边屈光(视场曲率)；和
通过施加角膜塑形透镜以实现所述最佳前表面轮廓来治疗患者的眼。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述透镜选择为具有使得所述眼的上皮容积得以保留的特性。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述期望的周边屈光(视场曲率)选择为使得周边视网膜图像位于比所述视网膜更靠前处。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其中通过测量确定所述眼的治疗前形状，并且所述角膜塑形透镜选择为使得所述眼的治疗使所述眼的光学中心变平并且使所述眼的周边区域变陡至预定程度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中利用计算机辅助光线跟踪模型确定所述眼的治疗前形状。
6.根据权利要求4所述的方法，其中通过测量所述眼的多个形状限定特征并利用这些特征估计待治疗的所述眼表面的整体形状来估计所述眼的治疗前形状。
7.根据权利要求4所述的方法，其中所述形状限定特征包括多个以下特征：
中央屈光状态；
周边屈光状态；
在所述周边中引起的近视散焦的程度；
初始治疗前的角膜中央曲率半径；
初始治疗前的角膜曲率形状因子；和
施加周边屈光和近视治疗散焦处的视场角。
8.根据权利要求7所述的方法，其中测量全部所述特征。
9.一种角膜塑形接触透镜，具有前表面和后表面，所述后表面适于与佩带者的眼角膜接触，并且定期佩带一段时间以使所述角膜塑形，所述透镜的所述后表面包括：
适于覆盖所述眼的中央光学区域的中央治疗区域，所述中央治疗区域的曲率半径大于所述眼的所述中央光学区域的曲率半径；
环形周边治疗区域，所述环形周边治疗区域与所述中央治疗区域邻接并适于覆盖所述眼的所述周边光学区域，所述周边治疗区域的曲率半径小于所述中央治疗区域的曲率半径；和
环形对中区域，所述环形对中区域与所述周边治疗区域邻接并且包围所述周边治疗区域，所述对中区域的形状接近所述眼的所述周边光学区域径向以外的所述眼区域中的眼构形；
并且其中所述中央治疗区域适于使所述角膜的所述中央光学区域成形为将导致进入所述眼的轴向光聚焦到所述佩带者的视网膜上或附近的构形，并且所述周边治疗区域适于使所述眼的所述周边光学区域成形为将导致进入所述眼的周边光线聚焦在所述佩带者的视网膜前方位置处的构形。
10.根据权利要求8所述的透镜，其中所述中央治疗区域和所述周边治疗区域的构形选择为使得使用时在治疗期间保留所述眼的上皮容积。
11.一种角膜接触透镜，包括具有前表面和后表面的透镜体，并且其中所述后表面设置为改变佩带者的角膜形状，以使近视的发展治疗性退化并同时矫正近视屈光不正，所述后表面包括：
光学有效的中央治疗区域，所述光学有效的中央治疗区域具有适于使所述角膜的中央区域成形为将导致进入眼的轴向光线聚焦在佩带者的视网膜上的构形；
光学有效的环形周边治疗区域，所述光学有效的环形周边治疗区域与所述中央治疗区域靠近并邻接，并且适于使所述角膜的周边区域中的角膜成形为将导致进入所述眼的周边光聚焦在视网膜前方位置处的构形；和
光学无效的环形对中区域，所述光学无效的环形对中区域包围所述周边治疗区域并适于相对于所述眼使所述眼机械定位。
12.一种方法，所述方法用于通过改变患者角膜形状来矫正和减轻近视的发展，包括以下步骤：
将角膜塑形透镜施用于患者的角膜，由此引起患者的中央角膜形貌的特定期望变化以矫正患者的中央屈光状态；和
同时引起患者的周边角膜形貌的特定期望变化以产生合成的周边屈光状态，所述合成的周边屈光状态比所述矫正的中央屈光状态相对更近视。
13.权利要求12所述的方法，其中引起患者的周边角膜形貌的特定期望变化的步骤包括产生患者的周边角膜形貌的特定期望变化的附加步骤；由此所述周边角膜形貌产生#.##mm～#.##mm的周边曲率半径。
14.权利要求12所述的方法，其中引起患者的周边角膜形貌的特定期望变化的步骤包括产生患者的周边角膜形貌的特定期望变化的附加步骤；由此所述周边角膜形貌产生#.##mm～#.##mm的周边曲率半径。
15.权利要求12所述的方法，其中所述产生合成的周边屈光状态的步骤包括产生合成的周边屈光状态的附加步骤，在所述附加步骤中，所述合成的周边屈光状态比所述中央屈光状态更近视0.25～6屈光度。
16.一种用于改变患者角膜形状的模，所述模包括中央光学区域、周边光学区域和周边机械区域，其中所述中央光学区域通常为圆形，并且包括通常凹形的背面，所述中央光学区域的所述凹形背面是根据患者的角膜形貌和中央屈光状态选择的，以引起患者的中央角膜形貌的特定期望变化从而矫正患者的中央屈光状态，并且其中所述周边光学区域通常为环形且包围所述中央光学区域，并且包括通常凹形的背面；所述周边光学区域的所述凹形背面的曲率是根据患者的角膜形貌选择的，以引起患者的周边角膜形貌的特定期望变化从而产生合成的周边屈光状态；所述合成的周边屈光状态比所述中央屈光状态相对更近视，并且其中所述周边机械区域通常为环形并且包围所述周边光学区域，所述周边机械区域的背面曲率选择为有助于所述模与患者的角膜进行对准和对中。
17.根据权利要求16所述的模，所述模有约8.0～13.0mm的周边至周边的横截面直径。
18.根据权利要求16或17所述的模，其中所述中央光学区域的直径为约3mm～6mm。
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