CN105358106A - 用于治疗老花眼的技术 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于重塑患者眼睛的角膜以治疗老花眼的系统和方法，以及一种产生用于这种系统的计算机程序的方法。光线跟踪被用来确定限定待切削的角膜组织量的切削模式，其中所述切削模式在所述眼睛中实现预定量的球面、球面像差、彗差和像散中的至少一个。

Description

用于治疗老花眼的技术

本公开涉及用于重塑人角膜以治疗老花眼的技术。

一种经常被采用来消除人眼的视觉缺陷(如例如近视或远视或散光)的技术被称为LASIK(激光原位角膜磨镶术)。LASIK是一种技术，其中在角膜上的小圆盘盖被切出，该圆盘盖通过瓣蒂保持连接至周围角膜组织，这使得该圆盘盖可以折叠在一侧以暴露角膜的下层组织区域并且可以在使用UV激光辐射对暴露的组织区域进行切削过程后被折叠回来。该圆盘盖在相关领域中通常被称为瓣。由于通过切削过程去除了基质材料，因此在瓣已经被折回后角膜前表面的形状发生改变。角膜前表面的形状改变使得角膜和因而眼睛的整体成像系统产生不同的折射行为。切削模式的适当限定确保初始视觉缺陷至少明显减弱且在最好的情况下几乎完全消除。

就本公开的目的来说，在下文中假定技术熟练的读者十分熟悉LASIK技术。

老花眼是由于老化所致的众所周知的现象。老花眼是由弹性的丧失和/或人晶状体的核心的改变所引起，使得调节幅度随患者年龄的增加而降低。这导致在近距范围内的敏锐视力的丧失。

根据常规技术，老花眼可以利用具有多焦点透镜(所谓的多焦度)的眼镜来治疗。在本领域中还已知的是，使老花眼接受外科手术以植入具有多焦点特性的眼内透镜(IOL)。

在眼科屈光手术的领域中，光线跟踪是近来已经获得越来越多的关注的一种技术。光线跟踪可以用于确定限定要在激光手术操作的过程中待去除的角膜组织量的切削模式，以便重塑角膜前表面的形状，从而减少眼睛的像差(视觉缺陷)。光线跟踪通常是基于与待治疗的特定眼睛的测量数据结合的眼睛模型(例如，Gullstrand、Navarro、Liou和Brennan、Emsley等人)，其中该测量数据可以涉及角膜的前表面和/或后表面、眼前房的深度、透镜的尺寸、透镜的前表面和/或后表面、眼睛长度、关于视网膜的数据和整个眼睛的波前测量值。

通过光线跟踪获得的切削模式对于患者眼睛是个别的，并且可以被用来控制用于重塑患者的眼角膜的系统，其中该系统由被相应地编程的计算机来控制。

本公开的实施方案旨在提供用于重塑人类患者的眼睛的角膜以治疗老花眼的技术。关于这点，治疗老花眼意指治疗实现了患者的近视力和远视力中至少一者的改善。

在一个方面，本公开提供了一种确定角膜切削模式以用于治疗人眼的老花眼的方法，其包括：限定老花眼人眼的非零量的诱导像差；以及施加光线跟踪过程以确定限定角膜组织量的角膜切削模式，该角膜组织当从眼睛中去除时使得眼睛具有限定量的诱导像差。

在另一个方面，本公开提供了一种治疗人眼的老花眼的方法，其包括：限定该眼睛的非零量的诱导像差；施加光线跟踪过程以确定限定角膜组织量的角膜切削模式，该角膜组织量当被从眼睛中去除时使得眼睛具有限定量的诱导像差；以及移动激光辐射在眼睛的角膜组织的暴露表面上的焦点，以根据确定的切削模式去除角膜组织。

在又一个方面，本公开提供了一种产生用于眼科激光装置的控制程序的方法，该控制程序包含指令，该指令在被该装置的控制计算机执行时控制该装置的光学系统以移动目标上的聚焦激光辐射，该方法包括以下步骤：限定老花眼人眼的非零量的诱导像差；施加光线跟踪过程以确定限定角膜组织量的角膜切削模式，该角膜组织当从眼睛中去除时使得眼睛具有限定量的诱导像差；以及根据确定的切削模式产生用于计算机程序的指令。

在另一个方面，本公开提供了一种包含指令的计算机程序产品，该指令在被计算机执行时进行光线跟踪过程以确定限定角膜组织量的角膜切削模式，该角膜组织当从老花眼人眼中去除时使得眼睛具有预定的非零量的诱导像差；且控制激光器件以根据确定的切削模式在眼睛上进行切削。

在某些实施方案中，诱导像差包括球面、球面像差、彗差和像散中的至少一个。在某些实施方案中，诱导像差甚至包括高阶像差。

在某些实施方案中，使用针对以下各项中的一个或多个的测量数据进行光线跟踪过程：眼睛的术前折射；眼睛的术前像差；眼睛的角膜地形图；眼睛的一个或多个光学几何参数；一个或多个瞳孔相关参数。

在本公开的实施方案中，诱导像差有效地使眼睛的视野深度增加约1至3个屈光度。根据某一实施方案，诱导像差有效地使眼睛的视野深度增加约2个屈光度。

本公开还包括一种用于重塑患者眼睛的角膜以治疗老花眼的系统，该系统包括：用于发射具有适于切削眼睛角膜组织的辐射性质的激光辐射的源；用于将被发射的激光辐射引导和聚焦到角膜上的光学组件；以及用于根据限定待切削的角膜组织量的切削模式控制光学组件的计算机，其中切削模式是基于预定量的球面、球面像差、彗差和像散中的至少一个而获得，且眼睛在根据切削模式经过切削处理后应该具有该预定量的球面、球面像差、彗差和像散中的至少一个。

诱导一定量的球面、球面像差和/或彗差和/或像散意指眼睛在切削过程后有意地展现纵向分布的焦点位置。不同于限定产生位于或接近眼睛视网膜处的单一焦点的切削模式，本发明的实施方案实现了在眼睛的光轴方向上延长的焦距范围，其中在此范围内，焦点尺寸比预定的最大值小。该焦距范围可以被称为“聚焦管”。

根据本公开的实施方案，针对个体患者的眼睛确定切削模式，且然后根据确定的切削模式使用常规LASIK技术进行切削。以这种方式，可以在视敏度和焦点深度之间实现最佳的折衷。这是通过有意地经由激光屈光手术诱导眼睛产生特定量的像差而实现，其中该像差包括至少球面、球面像差、彗差和/或像散。根据本发明的实施方案，除了前述类型的低阶像差以外，还可以诱导高阶像差(HOA)。

例如，患者的总视觉舒适度可以通过接受一只眼睛损失约0.8的视敏度(视力)且同时使视野深度提高约1-3个屈光度来改善。这可以使得视敏度(双眼)产生约40％的总改善。

根据本发明的实施方案，利用视敏度与焦点深度之间的相关性来维持明确限定的一定量的球面、球面像差和/或彗差(任选地还使用HOA)以治疗老花眼，即获得增加的焦点深度和特别是改善的近距范围内的视力。计算出的切削模式可以考虑到相关眼睛的老花眼的量的潜在未来变化。

此外，可以使用彗差与像散和/或球面与球面像差之间的相互关联，因为它们经常彼此补偿。

如下进行切削模式的确定并由此产生聚焦管。基于患者的个别眼睛的参数，如上所述，产生患者眼睛的个体模型。这种程序在本领域中是已知的。将具有选定的直径和长度的聚焦管引入个体眼睛模型中。光线跟踪技术被用于基于球面、球面像差、彗差和/或像散的选择来限定聚焦管。通过计算来改变参数，直到获得合适的聚集管长度和聚集管直径以产生所需的视野深度。

在正常眼睛中，理想地，光被束集，从而使得在视网膜的光感受器层中产生清晰的图像。因此，从几何上来说，焦点必须位于该层的正前方，且在调节期间，屈光力前后移动以使不同距离的物体聚焦。

人眼在近视野内通常采用两种不同的调节机制，即调节和假性调节。调节是透镜形状的积极变化。透镜的变形能力在寿命期间减小，通常在约50岁的年龄时减小至0屈光度。假性调节源于针孔效应(视野深度)，但还由角膜和透镜中的高阶像差(HOA)引起。通过固定近视野内的物体，瞳孔变小，且结合球面像差(扁长角膜，老透镜)眼睛变得有些近视，因此患者获得改善的近视野内的视敏度。由本发明的实施方案所获得的效果可以从假性调节的意义上来理解。改善的调节在约1至3个屈光度的范围内。根据预先测量的光学像差，当有意地指示患者的眼睛包括HOA时，通过光线跟踪和混合一定量的球面、球面像差、像散和彗差来计算切削模式，以使得可以实现患者同意的折衷。该折衷是通过改善的假性调节，以视敏度(视力)有些降低为代价而实现。最佳折衷在特殊情况下可以通过使用自适应光学以测试个体患者的知觉来实现。

一旦如上所述计算了切削模式，就可以根据熟知的LASIK技术或PRK来治疗患者的眼睛。

根据本发明的一个实施方案，还可以基于以下测量参数确定切削模式，即术前折射(球面和柱面)、角膜断层扫描(使用例如WaveLightOculyzer)、术前像差(使用例如WaveLightAnalyzer)、眼睛的几何数据(球根长度、透镜厚度)、瞳孔数据(间视和明视瞳孔、近反射)。

通过使用前述技术，提供了一种可以被眼科医生和患者使用的平台，且通过使用术前自适应光学，实现焦点深度(以屈光度计)与视敏度或视距的一定损失之间的最佳折衷。为了达到约两个屈光度的假性调节，聚焦管的“长度”(瑞利长度(Rayleighlength))为约1.2mm。

用于研究视觉功能的自适应光学描述于论文AustinRoorda,JournalofVision(2011)11(5):6,1-21中。

deGracia,P.,Dorronsoro,C.,Marin,G.,Hernández,M.,&Marcos,S.(2011).Visualacuityundercombinedastigmatismandcoma:Opticalandneuraladaptationeffects.JournalofVision,11(2):5,1-11研究了在组合的像散和彗差下的视敏度。

Rocha、Vabre、Chateau和Krueger在JCataractRefractSurg2009；35:1885-1892中描述了通过更改由自适应光学视觉模拟器诱导的高阶像差来扩大焦点深度。

在下文中，针对图中所示的实施方案描述本发明的系统和方法。

图1示意性地示出了用于重塑角膜的系统；

图2A以扩大显示形式示出了光在人眼中的视网膜附近的聚焦；且

图2B示出了根据本发明的实施方案在视网膜附近实现的聚焦管。

根据图1，用于重塑患者眼睛的角膜12以治疗老花眼的系统10包括激光器件14、控制计算机18和存储器20，它们如图所示示例性地联接。激光器件14包括激光源22、扫描器24、一个或多个光学反射镜26和聚焦物镜28，它们如图所示示例性地联接。存储器20存储用于控制光学构件特别是激光源22、扫描器24、一个或多个光学反射镜26和聚焦物镜28的计算机程序。

激光源22产生激光辐射36，其在计算机18的控制下被引导并聚焦到眼睛的角膜12上。根据例如LASIK技术进行扫描，以切削角膜组织来重塑角膜。切削模式被存储在程序34中，且计算机18根据切削模式控制聚焦到眼睛上的激光辐射36'以在目前的情况下治疗老花眼。激光源通常为准分子激光。

存储在存储器20中的计算机程序34尤其包括限定要从角膜12切削(去除)的角膜组织的切削模式。

该切削模式是通过首先测量待治疗的眼睛的至少以下参数而产生：术前折射(球面、柱面)；角膜断层扫描(使用例如WaveLightOculyzer)；术前像差(使用例如WaveLightAnalyser)；眼睛的几何数据，特别是球形长度、透镜厚度；以及关于瞳孔的数据，特别是关于间视和明视瞳孔和关于近视野内的反射的数据。

基于这些测量的数据(大部分是本领域中已知的)，通过光线跟踪技术，针对患者的个别眼睛计算切削模式。根据本发明的实施方案，患者的仅一只眼睛是如本文所描述来治疗，而另一只眼睛可以以不同的方式进行治疗。

不计算根据这个实施方案的切削模式，以使得在屈光手术后获得的眼睛的最终性质尽可能接近理想眼睛。相反地，有意地计算切削模式以使得某些像差如上所概述保留在角膜中。切削模式使得切削后眼睛的光学性质包括预定量的球面和/或球面像差和/或彗差和/或像散。根据眼睛的测量数据，可以计算出切削模式以使得高阶像差(HOA)在手术后也得以保留。如此计算的切削模式被图1的系统用来实现角膜12的切削。

图2A和图2B说明了当应用将预定量像差诱导至老花眼人眼中的前述方法时所获得的效果。图2A示出了光在眼睛中的视网膜附近的聚焦，其不产生如上所述的诱导“聚焦管”。图2B示出了根据本发明的上述实施方案的诱导“聚焦管”。解剖细节示于图中。

Claims (8)

1.一种确定角膜切削模式以用于治疗人眼的老花眼的方法，其包括：

-限定老花眼人眼的非零量的诱导像差；以及

-施加光线跟踪过程以确定限定角膜组织量的角膜切削模式，所述角膜组织当从所述眼睛中去除时使得所述眼睛具有限定量的诱导像差。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述诱导像差包括球面、球面像差、彗差、像散和/或这些像差的组合中的至少一个。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述诱导像差进一步包括高阶像差。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中使用针对以下各项中的一个或多个的测量数据进行所述光线跟踪过程：所述眼睛的术前折射；所述眼睛的术前像差；所述眼睛的角膜地形图；所述眼睛的一个或多个光学几何参数；一个或多个瞳孔相关参数。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述诱导像差有效地使所述眼睛的焦点深度增加约1至3个屈光度。

6.一种治疗人眼的老花眼的方法，其包括：

-限定所述眼睛的非零量的诱导像差；

-施加光线跟踪过程以确定限定角膜组织量的角膜切削模式，所述角膜组织当从所述眼睛中去除时使得所述眼睛具有限定量的诱导像差；

-移动激光辐射在所述眼睛的角膜组织的暴露表面上的焦点，以根据所述确定的切削模式去除角膜组织。

7.一种产生用于眼科激光装置的控制程序的方法，所述控制程序包含指令，所述指令在被所述装置的控制计算机执行时控制所述装置的光学系统以移动目标上的聚焦激光辐射，所述方法包括以下步骤：

-限定老花眼人眼的非零量的诱导像差；

-施加光线跟踪过程以确定限定角膜组织量的角膜切削模式，所述角膜组织当从所述眼睛中去除时使得所述眼睛具有限定量的诱导像差；以及

-根据所述确定的切削模式产生用于所述计算机程序的指令。

8.一种包含指令的计算机程序产品，所述指令在被计算机执行时，

-进行光线跟踪过程以确定限定角膜组织量的角膜切削模式，所述角膜组织当从老花眼人眼中去除时使得所述眼睛具有预定的非零量的诱导像差；以及

-控制激光器件以根据所述确定的切削模式在所述眼睛上进行切削。