CN102869315B - 使用梯形相移的调节型人工晶体 - Google Patents

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Abstract

一种调节型人工晶体(AIOL)包括适于产生梯形相移的光学器件；以及多个触件。每个触件从触件-光学器件结合部延伸到至少一个与眼后囊相接触的横向臂，并且每个触件具有足够的长度和刚度来拉伸眼囊袋以接触眼睫状肌。通过睫状肌向前移动前光学器件，触件-光学器件结合部使得光学器件相对于触件向前拱起并且压缩该触件。由前光学器件的运动和梯形相移所产生的组合调节屈光能力为至少0.5屈光度。

Description

使用梯形相移的调节型人工晶体
相关申请
本申请要求2010年3月23日提交的美国临时申请序列号No.61/316735的优先权，其内容通过引用在此并入。
技术领域
本发明涉及人工晶体，尤其涉及采用梯形相移的调节型人工晶体(IOL)。
背景技术
眼屈光能力由角膜和晶状体的屈光能力决定，其中晶状体提供眼总屈光能力的约三分之一。晶状体是透明的双曲面结构，其曲率能够通过睫状肌改变以调整其屈光能力，使得眼能够聚焦到各种距离的对象上。该过程被称为调节。调节的结果是，自然晶状体所展示出的球状相差向负方向移动。
然而，个体的自然晶状体由于受到白内障(例如，归因于年龄和/或疾病)的影响而变得不那么透明，从而减少了到达视网膜的光量。白内障的已知治疗方式包括将不透明的自然晶状体取出并采用人造的人工晶体(IOL)进行替代。尽管这些IOL可以改善患者的视力，但是它们会导致眼睛调节能力的损失或至少是严重削弱。更具体地，通常被称为单聚焦IOL的一类IOL提供单一的屈光能力并且因此无法进行调节。其它类型的IOL，通常被称为衍射型IOL，则主要提供两种屈光能力，典型地为远屈光能力和近屈光能力。由此，这类IOL仅提供有限程度的调节，通常被称为伪调节。
单光学器件可调节IOL将后囊由于睫状肌的收缩和放松所引起的形状变化转换为晶状体的前向运动，从而提供一定程度的调节。这类晶体需要面对的一个难题在于囊袋的弹性可能由于手术后囊袋“收缩包绕(shrinkwrap)”IOL而减小。另一个则难题在于囊袋形状变化是由小带的张紧和舒张产生的，使得施加在IOL上的机械力是微小的。最终结果是，由单光学器件可调节人工晶体产生的运动程度通常不足以产生能够创建任何可察觉视力变化的足够运动。
双光学器件可调节IOL也是已知的，其利用两个光学器件响应于睫状肌运动的相对运动来提供一定程度的连续调节。然而，这类IOL的两个光学器件的移动范围典型地是受限的，从而限制了它们提供调节的视距范围。这又限制了其能够提供的调节程度。
因此，需要一种增强的IOL，尤其是改进的可调节IOL以及用它来进行视力纠正的方法。
发明内容
在本发明的特定实施例中，一种适于植入眼后房的调节型人工晶体(AIOL)包括光学器件和多个触件。每个触件从触件-光学器件结合部延伸到至少一个与眼囊袋相接触的横向臂，并且每个触件具有足够的长度和刚度来拉伸眼囊袋以接触眼睫状肌。通过睫状肌向光学器件施加至少1.5mN的前向力，触件-光学器件结合部使得光学器件相对于触件向前拱起并压缩该触件。
在本发明的各实施例中，一种调节型人工晶体(IOL)系统包括前调节型IOL和后IOL。前IOL具有正屈光能力的前光学器件以及沿着触件直径布置在光学器件相对侧的多个前触件，每个触件都具有与眼囊袋相接触的横向臂，并且具有足够的长度和刚度来拉伸眼囊袋以接触眼睫状肌。通过睫状肌向前移动前光学器件，触件-光学器件结合部使得光学器件相对于前触件向前拱起并压缩所述前触件。后IOL具有后光学器件和后触件。后触件沿基本垂直于触件直径的径向方向延伸。后触件在前触件拉伸囊袋时被压缩并且后触件的压缩促使后光学器件向前。
在本发明的某些实施例中，一种调节型人工晶体(AIOL)包括适于产生梯形相移的光学器件和多个触件。每个触件从触件-光学器件结合部延伸到至少一个与眼后囊相接触的横向臂，并且每个触件具有足够的长度和刚度来拉伸眼囊袋以接触眼睫状肌。通过睫状肌向前移动前光学器件，触件-光学器件结合部使得光学器件相对于触件向前拱起并压缩该触件。前光学器件的运动和梯形相移所产生的组合调节屈光能力为至少0.5屈光度。
附图说明
通过参考结合附图的如下描述可以实现对本发明及其优点的更完整理解，附图中相似的附图标记指示相似特征。
图1是根据本发明特定实施例的一种调节型人工晶体(AIOL)；
图2是图1中AIOL的侧视图；
图3是用于根据本发明特定实施例AIOL的模拟轴向反作用力相对于睫状肌直径的图表；
图4是与根据本发明特定实施例的AIOL一并使用的囊袋环；
图5是根据本发明特定实施例的双光学器件调节型IOL系统；以及
图6是图5的双光学器件调节型IOL系统的俯视图。
具体实施方式
附图中例示了本发明的各实施例，其中相似附图标记通常用于表示各个附图中相似或对应的部件。如本文中所使用的，术语“包括”“包括着”“包含”“包含着”“具有”“具有着”或者其它任意变形，意在覆盖非排他性的包含。例如，包括列出的元件/要素的方法、物品或装置并不必须被限制于那些元件，而是还可以包括没有明确列出或内含于这些方法、物品或装置中的其它元件/要素。而且，除非明确在文中相反地声明，“或者”表示包含性的或者，而不是独占性的或者。
此外，本文中所给出的任意例子或例示并不意味着任何方式的约束、限制、或者明确地定义它们所利用的任意术语。相反地，这些例子或例示旨在参照一个特定实施例进行描述并仅用于例示。本领域技术人员应当意识到这些例子或例示中所利用的任意术语将涵盖其它实施例，其可能在也可能不在此给出或位于说明书的其它部分，而这些实施例也旨在被包括在术语的范围中。表示这些非限制实例和例示的语言包括但不限于：“例如”、“举例而言”、“如”、“在一实施例中”。
图1例示了根据本发明特定实施例的单光学器件调节型人工晶体(AIOL)。一般地，本说明书中所描述的人工晶体(IOL)是用于替换由于各种原因(诸如自然晶状体中的白内障发展)而被移除的眼自然晶状体的柔性、透明、生物相容性材料的晶体，使得光能够聚焦在视网膜上以提供视觉。使用诸如晶状体乳化术的过程来移除自然晶状体并且在囊袋的前侧上典型地形成基本圆形的开口，称为撕囊口。撕囊口通常具有约5-6mm的直径，仅留在囊袋前侧的外边缘，有时称其为前“小叶”。IOL通常通过眼部的小切口以折叠形态插入裂口(rhexis)，由此于囊袋中展开并定位IOL。
如本说明书一般性描述的，术语“调节型”表示IOL的光学器件部分响应于眼睫状肌的收缩而向前移动。本说明书中所使用的术语“向前”或者“前”表示通常远离视网膜并朝向眼瞳孔的方向，与“向后”和“后”相反。IOL的光学器件部分的中心的法线在此向前-向后方向延伸，通常被称为“光轴”。“径向”表示基本垂直于光轴方向延伸并延伸通过光轴的任何方向，而“侧向”表示垂直于光轴但并不必穿过光轴的方向。
图1的AIOL100包括光学器件102和触件104，其中光学器件102是任何一般为圆形的会聚光学元件，其能够为至少一个物距在视网膜上产生聚焦的像。AIOL100优选地采用透明、柔软、生物相容性材料单片形成，所述材料诸如命名为AcrySof的2-苯基乙基丙烯酸酯和2-苯基乙基甲基丙烯酸酯的交联共聚物。光学器件102可以包括任何合适形式的光学校正，包括高阶和低阶像差校正，色调校正，多焦点元件，衍射元件和现有技术中已知的任何其它用于视力校正的光学结构。每个触件104从各自的触件-光学器件结合部106延伸到横向臂108，横向臂108基本垂直于从光学器件102到触件104的延伸。横向臂108被配置为在AIOL100植入到眼囊袋中时与眼囊袋相接触。尽管在图1中仅仅例示了一个横向臂108，但是可信地也可以使用多个横向臂108。触件104的沿着光学器件直径而彼此相对的横向臂108外边缘之间的距离被称为“触件直径”。在优选实施例中，触件直径落入9.5-11.5mm的范围，基本对应于患者体内睫状肌内径的范围。
诸如StuartJ.Cumming的美国专利No.6,387,126所描述的现有调节型IOL的中心问题在于通过囊袋从睫状肌收缩到IOL的力传递的可信度。由于来自睫状肌的力通过附着于囊袋的小带而间接传递至囊袋，因此其调节严重依赖于囊袋的弹性。问题在于囊袋在围绕相较于自然晶状体更小和更平的IOL的“收缩包绕”过程中从其自然形状大幅改变。在该治疗和收缩过程中，囊袋的弹性也趋向于变得更小。而且，囊袋和周围睫状肌的自然状态是圆形的，而人造的人工晶体典型地是各向异性的，具有相较于触件长度更短的宽度。这使得囊袋的术后形状也是各向异性的并且因此更难于对基本圆形的睫状肌收缩和相关联的小带张力进行响应。作为这些改变的结果，在白内障手术后，囊袋响应于小带张力变化而改变形状的能力若非完全消失而大为降低。这明显限制了IOL对睫状肌收缩的有效调节响应。
与现有的调节型IOL相反，本发明的各实施例提供一种AIOL，其中触件被配置为拉伸囊袋以直接接触睫状肌。由此，睫状肌的收缩直接移动触件，而不是通过小带张力或囊袋弹性来中介。同样的，触件被特别设计为向前拱起以响应于收缩由此向前移动光学器件。最后，触件具有与囊袋相接触的横向臂，使得从光学器件延伸到囊袋的触件部分可以具有足够小的宽度，由此响应于来自囊袋的力来方便地弯曲，同时还具有足够的刚度来拉伸囊袋。这可以与在前系统中的板形触件进行比较，前述板形触件需要过大的睫状肌力来进行运动，反过来说，容易造成睫状肌的损害，包括坏死。还可以合适地根据触件104的尺寸和成角来选择材料的杨氏模量以具有期望的机械特性使得光学器件102能够充分地向前移动；优选的，杨氏模量为0.8到3mPa之间。更具体地，压缩状态下由触件104施加在光学器件102上的力应该足以克服会在触件104上“收缩包绕”的前囊袋小叶的抗力。这多少会基于AIOL100植入于其中的前撕囊口尺寸而变化，但是基于机械模拟和临床调查，1.5mN的力对于至少大部分患者而言是足够的。
图2是图1的AIOL100的侧视图，其例示了AIOL100的特定适应以提供IOL的更佳向前运动。触件-光学器件结合部106的角度设定为使光学器件102相对触件104向前拱起以辅助向前移动。更具体地，所描述的实施例中示出了触件-光学器件结合部106的10度的向前拱起角度，同时触件-光学器件结合部也相较于触件104更薄，使得与光学器件交叉的前角为175度。优选地，向前拱起角至少为5度。在所描述的实施例中，触件104的厚度(表示前-后方向的厚度)为0.45mm，而触件-光学器件结合部106在厚度上根据期望的角度而逐步变窄以匹配光学器件102的边缘厚度(0.25mm)。
图3示出了将通过睫状肌的收缩到某一直径而施加在光学器件102上的模拟力的图表。在图3所示的例子中，与图1和2中所描述类似的AIOL100具有10.8mm的触件直径，对应于睫状肌的平均内径。该模拟AIOL100由AcrySof材料形成。如图表中所示，对于睫状肌的正常程度收缩(约0.3mm)，通过睫状肌压缩而施加在光学器件102上的力超过1.5mN。在示例的AIOL100中，这足以产生沿着光轴的约0.5mm的位移，对应于约0.7屈光度的有效调节能力的变化。
如上所述，睫状肌的内径能够产生相当大变化。虽然触件104的尺寸被设为配合在具体直径内，但该配合可能不是完美的。因此，用来辅助触件104紧固地配合在囊袋内的囊袋环还可以用于本发明的各种实施例中以在囊袋拉伸时改善睫状肌内径内的配合。图4例示了用于AIOL的各实施(例诸如AIOL100)的柔性囊袋环110。囊袋环110采用柔性、生物相容性材料形成并且包括可折叠部分112，其能够折叠或展开以配合某一直径内的囊袋环110。类似的，当AIOL100的触件104拉伸囊袋时，囊袋环110也可以适当改变其形状。应当理解的是，本发明的各实施例可以结合囊袋环(诸如图1中描述的囊袋环110)来使用。在本文中使用“接触”囊袋或睫状肌时，可以表示用讨论中的结构与元件直接接触或通过囊袋环110结构来中介接触。所以，术语“接触”应适于解释为包含这两种含义。
尽管所描述的机械配置产生了一定程度的调节响应，但是屈光能力本身的改变仍然有些小，使得其在功能视力上可能不会产生主要效应。使运动的影响更为明显的方式是使用增强运动的视觉效果的光学设计。出于这个原因，有利地将提供了改善的焦深的特定光学特征并入光学设计，其中焦深将基于光学器件102的向前运动而发生变化。一种这样的光学特征是梯形相移，其在题为“ANEXTENDEDDEPTHOFFOCUS(EDOF)LENSTOINCREASEPSEUDO-ACCOMMODATIONBYUTILIZINGPUPILDYNAMICS”的共同未决专利申请序列号No.12/503,267中描述，该申请同样属于本申请的所有人并通过参考在此并入。如该申请中所描述的，传递给入射光线的、作为半径的函数的相移线性变化(在此被称为“梯形相移”)能够调整不同距离和瞳孔尺寸的IOL的有效焦深。以此方式，梯形相移提供依赖于瞳孔尺寸的不同表现的焦深，使得像能够随着光照条件的变化而变化。这又为各条件(其中个体可能更依赖近距视力或远距视力)提供略有不同的像，使得患者的视觉功能能在这些条件下更佳地起作用，这一现象被称为“伪调节”。但在类似于图1所示的AIOL的情境中，梯形相移还可以随着光学器件102向前移动而改变。这有效地将近距视力或远距视力的伪调节效果与屈光能力朝向近距视力的实际移位相组合，从而增加了向前运动的视觉效果并提升了性能改善程度。依据有效视觉性能，这允许0.75屈光度或以上的组合有效能力变化。
在前所描述的实施例涉及单晶体、单光学器件的AIOL100。然而，本发明的各实施例并不仅限于单光学器件AIOL。图5示出了根据本发明特定实施例的双晶体、双光学器件的AIOL系统200。在所描述的实施例中，前IOL202是调节型IOL，诸如图1所示的IOL100。AIOL100的任意在前描述的实施例和特征可以等价地应用于前IOL202。AIOL系统200还包括后IOL204。后IOL204也包括光学器件206和触件208。后IOL204也优选地采用柔性、透明、生物相容性材料单片形成，所述材料包括诸如被命名为AcrySof的2-苯基乙基丙烯酸酯和2-苯基乙基甲基丙烯酸酯的交联共聚物。
尽管前IOL202和后IOL204原则上都可以是会聚晶体，但是特别有利地是后IOL204具有负屈光能力的光学器件208。这使得IOL202和204的像差彼此抵消并在IOL202和204间隔某一距离时放大能力的增加程度。而且，与前IOL202的光学器件102类似，后IOL204中的光学器件206可以包括任意合适形式的光学校正，包括高阶和低阶像差校正，色调校正，多焦点元件，衍射元件和现有技术中已知的其它任意的用于视力校正的光学结构，并且光学器件102和206可以被合适地设计为组合工作以产生这些结果。更具体地，在前描述的梯形相移也可被用于在图5的IOL系统200中产生极大的优点。
后IOL204还包括新颖的机械特征，其被设计为在睫状肌处于放松时减小IOL202和204之间的分离量。这有利地允许当睫状肌收缩时IOL202和204在囊袋空间内产生更大的分离，从而增加IOL系统200的有效调节。更具体地，触件208沿基本垂直于前IOL202的触件直径的方向延伸。将触件208设计为在囊袋由前IOL202的触件104完全拉伸时推动后IOL204向前，从而向内拉动囊袋侧部并压缩后IOL204的触件208。这与之前的双光学器件设计产生明显的对比，之前的设计强调更高屈光能力的前晶体的运动，并且使得后晶体相对囊袋的后壁处于基本固定的位置。不同于这些在前的双光学器件IOL系统，图5所示实施例中的后IOL204的触件208实际上驱动后光学器件208远离囊袋的后壁。并且使得前IOL202和后IOL204在静止位置内更为靠近。
图5所描述的后IOL204还包括环绕后IOL204的前表面布置的突起210。突起210相对囊袋的前小叶进行推动以减少对前IOL202施加的力，从而使得前IOL202更易于移动。突起210也阻止前小叶在睫状肌放松时向前IOL202和后IOL204施力，这有助于保持前IOL202和后IOL204在睫状肌收缩时的彼此分离的能力并且减少囊袋中的张力。最后，突起210可以为前IOL202提供旋转对齐引导，并且还可以相对于突起210布置合适的标记来进一步辅助对齐。于是，在后IOL204被布置后，前IOL202可以随后由外科医生相对于突起210来据此放置。突起210还将约束前IOL202的任意旋转运动。这些特征在前IOL202的光学器件102包括对前IOL202的旋转对齐很敏感的双曲面校正时是特别有利的。
尽管已在本文中对各实施例进行了详细描述，但是应该理解所描述的内容仅以示例而非限制的方式示出。例如，尽管已经呈现了测试方法的特定示例，但是应该理解该测试方法还可以采用与本文中所描述的各种测试选择方法和像参数变量相符合的方式来进行修改。可以进一步理解的，因此依照这一描述，实施例和附加实施例的各种细节变化对于本领域技术人员来说是显而易见且容易得出的。可以预期的是，所有这些变化和附加实施例将位于权利要求和其法律等效方案的范围内。

Claims (16)

1.一种适于植入眼后房的调节型人工晶体，包括：
光学器件，其包括具有相同光学能力的两个光学区域并被配置为产生梯形相移，所述梯形相移导致传递给入射光的、作为瞳孔半径的函数的相移线性变化；
多个触件，每个触件从触件-光学器件结合部延伸到适于在植入时与眼囊袋相接触的至少一个横向臂，其中每个触件具有足够的长度和刚度来拉伸眼囊袋以接触眼睫状肌；
其中所述触件-光学器件结合部适于使得光学器件相对于触件向前拱起，以使得通过睫状肌压缩触件来向光学器件施加至少1.5mN的前向力，并且其中所述梯形相移增加了所述前向力的视觉效果，以产生至少0.75屈光度的组合有效能力变化，以使得根据光照条件的变化，针对不同的距离和瞳孔尺寸提供不同的有效焦深。
2.如权利要求1所述的调节型人工晶体，其中至少两个触件沿着光学器件的直径延伸，并且沿着所述直径的触件的横向臂之间的距离为9.5到11.5mm之间。
3.如权利要求2所述的调节型人工晶体，其中沿着所述直径的横向臂之间的距离至少为10mm。
4.如权利要求1所述的调节型人工晶体，其中触件-光学器件结合部的拱起角度至少为5度。
5.如权利要求1所述的调节型人工晶体，其中当触件(104)被向内压缩0.5mm时，施加在光学器件上的向前力至少为1.5mN。
6.如权利要求1所述的调节型人工晶体，其中触件的横向臂从大致方形的弯头部分延伸。
7.如权利要求1所述的调节型人工晶体，其中每个触件包括两个横向臂。
8.如权利要求1所述的调节型人工晶体，其中调节型人工晶体是由具有0.8到3MPa杨氏模量的材料形成的单片调节型人工晶体。
9.如权利要求1所述的调节型人工晶体，还包括围绕触件的囊袋环，所述囊袋环具有可折叠部来使得囊袋环能够在囊袋环被触件拉伸时与囊袋匹配。
10.一种调节型人工晶体系统，包括：
前调节型人工晶体，包括正屈光能力前光学器件和多个前触件，所述正屈光能力前光学器件包括具有相同光学能力的两个光学区域并且适于产生梯形相移，所述梯形相移是所述两个光学区域之间的、传递给入射光的、作为瞳孔半径的函数的相移线性变化，所述多个前触件沿着触件直径布置在该光学器件相对侧，每个前触件都沿着触件直径从触件-光学器件结合部延伸至与眼囊袋相接触的至少一个横向臂，并且每个前触件都具有足够的长度和刚度来拉伸眼囊袋以接触眼睫状肌，其中触件-光学器件结合部使得光学器件相对于前触件向前拱起，并且通过睫状肌压缩前触件来向前移动前光学器件，其中所述梯形相移增加了所述正屈光能力前光学器件的前向运动的视觉效果，以产生至少0.75屈光度的组合有效能力变化；以及
后人工晶体，包括后光学器件和后触件，该后触件沿基本垂直于触件直径的径向方向延伸，其中后触件在囊袋由前触件拉伸时被压缩并且后触件的压缩促使后光学器件向前。
11.如权利要求10所述的调节型人工晶体系统，其中后光学器件是负屈光能力的光学器件。
12.如权利要求10所述的调节型人工晶体系统，其中后光学器件还包括围绕后光学器件前表面的多个突起，突起延伸到囊袋的前侧。
13.如权利要求10所述的调节型人工晶体系统，其中触件-光学器件结合部的拱起角度为至少5度。
14.一种调节型人工晶体，包括：
适于产生梯形相移的光学器件，所述光学器件包括具有相同光学能力的两个光学区域，所述梯形相移是所述两个光学区域之间的、传递给入射光的、作为瞳孔半径的函数的相移线性变化；以及
多个触件，每个触件从触件-光学器件结合部延伸到与眼囊袋相接触的至少一个横向臂，并且每个触件具有足够的长度和刚度来拉伸眼囊袋以接触眼睫状肌，其中触件-光学器件结合部使得光学器件相对于触件向前拱起，并且通过睫状肌压缩触件来向前移动光学器件，并且其中由光学器件的运动和梯形相移所产生的组合调节屈光能力为至少0.5屈光度。
15.如权利要求14所述的调节型人工晶体，其中组合调节屈光能力为至少1.0屈光度。
16.如权利要求14所述的调节型人工晶体，其中光学器件在触件被睫状肌压缩时向前移动至少0.3mm。
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