CN105388628B - 用于预防和/或减慢近视发展的与瞳孔大小无关的镜片设计和方法 - Google Patents

用于预防和/或减慢近视发展的与瞳孔大小无关的镜片设计和方法 Download PDF

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Abstract

本发明题为“用于预防和/或减慢近视发展的与瞳孔大小无关的镜片设计和方法”。本发明提供了一种镜片，该镜片包括：眼科镜片的中心，该眼科镜片的中心具有提供针对近视的视网膜中央凹视力矫正的负光焦度；第一周边区域，该第一周边区域围绕该中心并且具有逐渐增加至第一峰的光焦度，该第一峰具有比该中心处的正屈光光焦度大的屈光光焦度；和第二周边区域，该第二周边区域围绕该第一周边区域并且具有第二峰，该第二峰具有比该中心处的正屈光光焦度大的并且不同于该第一峰处的光焦度的屈光光焦度。光焦度分布与瞳孔大小无关地减慢、延缓或预防近视发展。

Description

用于预防和/或减慢近视发展的与瞳孔大小无关的镜片设计 和方法
背景技术
技术领域
本发明涉及眼科镜片，并且更具体地涉及设计用于减慢、延缓或预防近视发展的接触镜片。本发明的眼科镜片包括光焦度分布，该光焦度分布具有小入射瞳孔大小和大入射瞳孔大小两者的正球面像差，例如瞳孔大小具有3.0mm至7.0mm的直径，其适用于控制或减小近视的发展。
相关领域的描述
导致视敏度降低的常见病症包括近视和远视，对于所述状况指定了眼镜或刚性或软性接触镜片形式的矫正镜片。这些病症通常被描述为眼的长度和眼睛的光学元件的焦点之间的不平衡。近视眼焦点在视网膜平面的前方，并且远视眼焦点在视网膜平面的后方。通常，近视发展是因为眼的轴向长度变得比眼睛的光学部件的焦距长，即眼变得过长。通常，远视发展是因为与眼睛的光学部件的焦距相比，眼的轴向长度过短，即眼没有变得足够长。
近视在世界许多地区具有高患病率。该病症最值得关注的是其可能发展为高度近视，例如屈光度大于五(5)或六(6)，在没有光学辅助工具的情况下这将显著地影响一个人的行为能力。高度近视还与视网膜疾病、白内障和青光眼的风险增加相关联。
使用矫正镜片分别通过从平面的前方转移焦点以矫正近视或从平面的后方转移焦点以矫正远视来改变眼睛的总焦点，以使得在视网膜平面处形成更清晰的图像。然而，该病症的矫正方法并没有解决病因，而只是修复或意图解决症状。
大多数眼睛并不是具有单纯性近视或远视，而是具有近视散光或远视散光。焦点的散光误差导致点光源的图像在不同焦距下形成为两条互相垂直的线。在下述讨论中，所使用的术语近视和远视分别包括单纯性近视或近视散光以及远视和远视散光。
正视眼描述了清晰视力的状态，其中在没有晶状体的情况下无穷远处的物体处于相对锐聚焦状态。在正常或正视眼的成年人眼睛中，来自远处和近处物体并且穿过孔或瞳孔的中心区域或近轴区域的光通过晶状体聚焦到接近视网膜平面的眼睛内部，在所述视网膜平面上感测到倒像。然而据观察，大多数正常的眼睛具有正纵向球面像差，对于5.0mm孔来说通常在约+0.50屈光度(D)的区域中，这意味着当眼睛聚焦于无穷远处时，穿过其周边处的孔或瞳孔的光线聚焦到视网膜平面的前方+0.50D。如本文所用，量度D为屈光光焦度，其被限定为镜片或光学系统的焦距的倒数，单位为米。
正常眼睛的球面像差并不是恒定的。例如，调节度(即，主要通过改变晶状体而产生的眼睛的光焦度的变化)导致球面像差从正变为负。
美国专利6,045,578公开了在接触镜片上添加正球面像差将减小或控制近视的发展。该方法包括改变眼部系统的球面像差以改变眼的长度的生长。换句话讲，正视化可通过球面像差来调节。在该方法中，近视眼的角膜配有镜片，该镜片具有远离镜片中心的递增的屈光光焦度。进入镜片的中心部分的近轴光线聚焦在眼睛的视网膜上，从而产生清晰的物体图像。进入角膜的周边部分的边缘光线在角膜与视网膜之间的平面中聚焦，并且在视网膜上产生图像的正球面像差。该正球面像差对眼睛产生生理作用，这种生理作用趋于抑制眼睛的生长，从而减轻近视眼变长的趋势。
当前，添加正球面像差以如下方式被限定：其仅适用于一种特定瞳孔大小。由于瞳孔例如儿童瞳孔随光级而显著改变，因此存在对设计跨不同瞳孔大小(例如约3mm至约7mm直径范围内)承载更恒定的正球面像差的光学器件的需要，尤其是在对近视进行控制的上下文中。
发明内容
本发明的与瞳孔大小无关的镜片设计通过以下操作克服了现有技术的缺陷：确保视网膜中央凹远视视力矫正，以及提供具有针对小瞳孔大小和大瞳孔大小两者更恒定的正球面像差的光焦度分布，从而减慢、延缓或预防近视发展。
根据一个方面，本发明涉及用于减慢、延缓或预防近视发展中的至少一者的眼科镜片。一种眼科镜片，该眼科镜片包括：眼科镜片的中心，该眼科镜片的中心具有提供针对近视的视网膜中央凹视力矫正的负光焦度；第一周边区域，该第一周边区域围绕该中心并且具有增加至第一峰的光焦度，该第一峰具有比该中心处的正屈光光焦度大的屈光光焦度；和第二周边区域，该第二周边区域围绕该第一周边区域并且具有第二峰，该第二峰具有比该中心处的正屈光光焦度大的并且不同于该第一峰处的屈光光焦度的屈光光焦度。该镜片具有光焦度分布，该光焦度分布与瞳孔大小无关地减慢、延缓或预防近视发展。
根据另一方面，本发明涉及用于减慢、延缓或预防近视发展中的至少一者的方法。一种镜片，该镜片包括：眼科镜片的中心，该眼科镜片的中心具有提供针对近视的视网膜中央凹视力矫正的负光焦度；第一周边区域，该第一周边区域围绕该中心并且具有增加至第一峰的光焦度，该第一峰具有比该中心处的正屈光光焦度大的屈光光焦度；和第二周边区域，该第二周边区域围绕该第一周边区域并且具有第二峰，该第二峰具有比该中心处的正屈光光焦度大的并且不同于该第一峰处的光焦度的屈光光焦度。因此，与瞳孔大小无关地改变眼睛的生长。
本发明的接触镜片被设计具有与瞳孔大小无关的光焦度分布。镜片包括具有为5的最小相对光焦度能量的光焦度分布，从而提供跨介于约3mm至约7mm之间的瞳孔直径的更恒定的球面像差。
本发明的与瞳孔大小无关的镜片接触镜片设计提供了用于预防和/或减慢在世界范围内以递增速率增加的近视发展的简单、高性价比和有效的装置和方法。
附图说明
以下是如附图所示的本发明的优选实施例的更为具体的描述，通过这些描述，本发明的上述及其他特征和优点将显而易见。
图1是瞳孔直径与亮度的曲线图。
图2是示出在明亮的发光水平和昏暗的发光水平下儿童的瞳孔大小的曲线图。
图3A是具有+1.50D的正纵向球面像差的镜片的光焦度分布的图示。
图3B是图3A的镜片的相对光焦度能量的曲线图。
图4A是根据本发明的与第一瞳孔大小无关的镜片的光焦度分布的图示。
图4B是图4A的镜片的相对光焦度能量的曲线图。
图5A是根据本发明的与第二瞳孔大小无关的镜片的光焦度分布的图示。
图5B是图5A的镜片的相对光焦度能量的曲线图。
图6为根据本发明的示例性接触镜片的图解示意图。
具体实施方式
用于镜片的已知光焦度分布可基于瞳孔的大小具有纵向正球面像差，但并不说明随着瞳孔大小改变而进入眼睛的不同光级。如图1所示，随着亮度改变，瞳孔大小显著改变，例如直径介于3.0mm和7.0mm之间。
现在参见图2，其示出了得自对300个儿童(600只眼睛)的临床研究的曲线图，该曲线图示出了在明亮的发光水平和昏暗的发光水平下的瞳孔的百分比，以及对应的瞳孔大小。如图所示，瞳孔大小可随光级显著改变。
根据本发明，相对光焦度能量(RPE)用于发展在小瞳孔大小和大瞳孔大小(例如针对3.0mm至7.0mm范围的瞳孔大小)两者下具有更恒定的正球面像差的镜片光焦度分布，从而提供比已知镜片更好的治疗或更好地预防近视发展。相对光焦度能量(RPE)可如下进行计算。
首先，根据公式(1)来计算瞳孔的第一区域中的光焦度能量(例如，取决于瞳孔大小，该瞳孔大小可能对应于瞳孔区域的约15.52％)：
Figure BDA0000785352640000041
其次，根据公式(2)来计算围绕第一区域的瞳孔的第二区域中的光焦度能量(例如，取决于瞳孔大小，该瞳孔大小可能对应于瞳孔区域的约84.48％)：
Figure BDA0000785352640000042
最后，相对光焦度能量(RPE)根据公式(3)来计算：
RPE(d)＝PEc(d)—PEA(d)， (3)
其中，r为径向位置；
d为瞳孔的直径(入射瞳孔大小)；
f(r)表示镜片的屈光光焦度(D)；并且
s(r)表示斯蒂尔斯-克劳福德(Stiles-Crawford)效应。
现在参见图3A，示出了在2.5mm的径向位置处具有+1.50D纵向正球面像差的镜片的光焦度分布(来自美国专利6,045,578的实例)。此镜片的RPE针对不同的入射瞳孔(EP)大小进行计算。该RPE曲线在图3B中绘出。如图3B的曲线图中所示，RPE值随着瞳孔大小增大而增大。
可观察到，针对小的入射瞳孔大小，RPE低(例如，针对介于3.0和4.0mm之间的EP大小，RPE小于5)。实际上，如在6.5mm的入射瞳孔(EP)下测量的RPE值比3.0mm的入射瞳孔的值大大约8倍。因此，图3A的镜片不具有跨各种瞳孔大小的恒定球面像差。因此，虽然该镜片设计可延缓大瞳孔的近视发展速率，但是其对小瞳孔在预防或控制近视发展方面影响很小。
现在参见图4A，示出了根据本发明的与第一瞳孔大小无关的镜片的光焦度分布(KC)，并与图3A的光焦度分布作对比。镜片的几何中心处的光焦度可具有与现存近视距离视觉条件匹配的负光焦度，从而提供视网膜中央凹视力矫正。镜片包括第一周边区域，在该第一周边区域处，屈光光焦度逐渐且连续地升高至第一峰(峰#1)。在特定实施例中，第一峰的位置可为远离镜片的中心至少0.75mm且至多2.0mm，例如如图所示约1.09mm。在特定实施例中，相对于镜片的中心处的光焦度，第一峰处的正光焦度的量值可在+1.00D和+15.00D之间的范围内，例如如图所示的约+2.05屈光度。
光焦度分布(KC)还包括第二周边区域，在所述第二周边区域处，屈光光焦度从第一峰降低到谷(谷#1)，并且然后从该谷增大到第二峰(峰#2)。在特定实施例中，第二峰的位置可为远离镜片的中心至少2.00mm且至多3.50mm，例如远离该中心约2.20mm。在特定实施例中，相对于镜片的中心处的光焦度，第二峰处的正光焦度的量值可在+1.00D和+15.00D之间的范围内，例如如图所示的+1.40屈光度。在特定实施例中，第二峰处的正光焦度的量值等于或小于第一峰处的正光焦度的量值。
在图4A中，谷的位置距镜片的中心约1.75mm。相对于镜片的中心处的正光焦度的量值，谷的正光焦度的量值为+0.85屈光度。在特定实施例中，该量值可比第一峰或第二峰的量值小至少0.05屈光度。该镜片设计还包括第三区域，在该第三区域处，正光焦度从第二峰连续降低至镜片的光学区域的边缘。
现在参见图4B，其示出与图3A的镜片的RPE进行比较的图4A的镜片设计的RPE。根据本发明的与瞳孔大小无关的镜片具有更平缓的RPE曲线。针对3.0mm至约6.5mm范围内的瞳孔大小，RPE为5或更大，例如8或更大。相反，图3A的镜片的RPE对于小于6.0mm的瞳孔大小具有较小的RPE，并且对于小于5.5mm的瞳孔大小显著更少。因此，图4A的镜片设计具有跨较大范围的瞳孔大小的更恒定的正球面像差，尤其是对较小的瞳孔大小来说。图4A的镜片设计有效地预防、减慢或延缓近视发展速率，不仅针对大瞳孔，也针对小瞳孔。
现在参见图5A，示出了根据本发明的与第二瞳孔大小无关的镜片的光焦度分布(NB)，并与图3A的光焦度分布作对比。在图5A中，第一峰和谷处的正光焦度的位置和量值类似于图4A的与第一瞳孔大小无关的镜片的那些位置和量值。
第二峰的位置也类似于图4A中的第二峰的位置。相对于镜片的中心处的正光焦度，第二峰处的正光焦度可在+1.00D和+15.00D之间的范围内，例如如图所示约+4D，但大于(例如，图4A的+2.05D的两倍大)第一峰处的正光焦度的量值。
现在参见图5B，与图3A的镜片设计相比，与第二瞳孔大小无关的镜片设计产生针对小瞳孔的较高的RPE值。此外，由于第二峰的正光焦度的量值高于第一峰的正光焦度的量值，因此第二镜片设计的RPE值变得更大于针对较大瞳孔的与第一瞳孔大小无关的设计。第二镜片设计(NB)在延缓针对小瞳孔和针对较大瞳孔大小的近视发展方面具有治疗功效。
根据本发明，光焦度分布可能在镜片的前表面或后表面上。在特定实施例中，光焦度分布可能在镜片的前表面上以在一旦将镜片放置在眼睛上考虑包裹效果时确保恒定的分布。
参见图6，其示出了根据本发明实施例的接触镜片600的图解视图。接触镜片600包括光学区域602和外带区域604。光学区域602包括中心区域606和至少一个周边区域608。在特定实施例中，如从镜片600的几何中心所测量的，光学区域602的直径可被选择为8.0mm，基本上圆形的区域606的直径可被选择为4.0mm，并且环形外周边区域608的边界直径可为5.0mm和6.5mm。需要特别注意的是，图6仅示出了本发明的示例性实施例。例如，在该示例性实施例中，至少一个周边区域608的外边界不一定与光学区域602的外边缘重合，然而在其他示例性实施例中，它们可重合。外带区域604围绕光学区域602并提供标准的接触镜片特征，该标准的接触镜片特征包括镜片定位和定心。根据一个示例性实施例，外带区域604可包括一个或多个稳定机构，以减少当镜片在眼睛上时的旋转。
需要特别注意的是，图6中的各个区域表示为同心圆，这些区域可包括任何合适的圆形或非圆形形状，诸如椭圆形。
需要特别注意的是，在亚群中眼睛的入射瞳孔大小各不相同。在某些示例性实施例中，还可基于患者的平均瞳孔大小定制镜片设计，以实现良好的视网膜中央凹视力矫正以及近视治疗效果两者。此外，由于瞳孔大小与儿童患者的折射率和年龄相关，因此在某些示例性实施例中，可基于他们的瞳孔大小针对具有特定年龄和/或折射率的儿科亚群的亚组进一步优化镜片。基本上，光焦度分布可被调节或定制至瞳孔大小，以实现视网膜中央凹视力矫正和跨一定范围的瞳孔大小具有更恒定的球面像差之间的最佳平衡。
当前可用的接触镜片一直是用于视力矫正的高性价比装置。薄塑料镜片贴合在眼的角膜上以矫正视力缺陷，包括近视或近视眼、远视或远视眼、散光(即角膜中的非球面性)以及老花眼(即晶状体失去适应的能力)。接触镜片能够以多种形式可用，并且由多种材料制成，以提供不同的功能。
日戴型软性接触镜片通常由软性聚合物材料制成，其混合有水以用于透氧度。日戴型软性接触镜片可为日抛型或长戴型。日抛型接触镜片通常佩戴一天，然后被抛弃，而长戴型接触镜片通常被佩戴至多三十天的时间。有色软性接触镜片使用不同的材料以提供不同的功能。例如，可见性色调接触镜片使用光色调来帮助佩戴者定位掉落的接触镜片，增强色调接触镜片具有半透明色调，这意味着增强人的自然眼睛颜色，彩色色调接触镜片包括暗色透明色调，这意味着改变人的眼睛颜色，并且光过滤色调接触镜片用于增强某些颜色而减弱其它颜色。刚性可透气硬性接触镜片由含硅氧烷聚合物制成，但是比软性接触镜片更具刚性，从而保持它们的形状并且更加耐用。双焦点接触镜片特别为老花眼患者设计，并且能够以软性和刚性类型可用。复曲面接触镜片特别为散光患者设计，并且也能够以软性和刚性类型可用。组合以上不同方面的组合镜片也是可用的，例如混合型接触镜片。
需要特别注意的是，可将本发明的与瞳孔大小无关的镜片设计结合到由许多材料形成的许多不同的接触镜片中。具体地讲，本发明的与瞳孔大小无关的镜片设计可用于本文所述接触镜片中的任一种接触镜片，包括日戴型软性接触镜片、刚性可透气接触镜片、双焦接触镜片、复曲面接触镜片和混合型接触镜片。此外，虽然本发明相对于接触镜片进行了描述，但需要特别注意的是，本发明的概念可用于眼镜片、眼内镜片、角膜嵌体和高嵌体。
尽管所示出并描述的据信是最为实用和优选的实施例，但显而易见的是，对所述和所示的具体设计和方法的变更对本领域中的技术人员来说不言自明，并且在不脱离本发明的实质和范围的情况下可使用这些变更形式。本发明并不局限于所述和所示的具体构造，而是应当理解为与落入所附权利要求书的范围内的全部修改形式相符。

Claims (12)

1.一种用于减慢、延缓或预防近视发展中的至少一者的眼科镜片，所述眼科镜片包括：
所述眼科镜片的中心，所述眼科镜片的所述中心具有提供针对近视的视网膜中央凹视力矫正的负光焦度；
第一周边区域，所述第一周边区域围绕所述中心并且具有增加至第一峰的光焦度，所述第一峰具有相对于所述中心处的屈光光焦度的正屈光光焦度；和
第二周边区域，所述第二周边区域围绕所述第一周边区域并且具有第二峰，所述第二峰具有相对于所述中心处的屈光光焦度的正屈光光焦度并且所述第二峰处的所述光焦度不同于所述第一峰处的所述光焦度，
所述镜片具有光焦度分布，所述光焦度分布与瞳孔大小无关地减慢、延缓或预防近视发展，
其中所述眼科镜片在3mm至7mm的瞳孔直径上具有5或更大的最小相对光焦度能量。
2.根据权利要求1所述的眼科镜片，其中所述第二峰处的所述光焦度等于或小于所述第一峰处的所述光焦度。
3.根据权利要求1所述的眼科镜片，其中所述第二峰处的所述光焦度大于所述第一峰处的所述光焦度。
4.根据权利要求1所述的眼科镜片，其中所述第一峰介于远离所述镜片的所述中心0.75mm和2.0mm之间。
5.根据权利要求1所述的眼科镜片，其中所述第一峰具有与所述中心处的所述光焦度相比介于+1.00D和+15.00D之间的光焦度。
6.根据权利要求1所述的眼科镜片，其中所述第二峰介于远离所述镜片的所述中心2.0mm和3.5mm之间。
7.根据权利要求1所述的眼科镜片，其中所述第二峰具有与所述中心处的所述光焦度相比介于+1.00D和+15.00D之间的光焦度。
8.根据权利要求1所述的眼科镜片，其中所述光焦度分布包括谷，所述谷具有比所述第一峰处或所述第二峰处的量值小至少0.50屈光度的光焦度。
9.根据权利要求1所述的眼科镜片，其中所述眼科镜片在3mm至7mm的瞳孔直径上具有8或更大的最小相对光焦度能量。
10.根据权利要求1所述的眼科镜片，其中所述眼科镜片包括接触镜片。
11.根据权利要求1所述的眼科镜片，其中所述眼科镜片包括眼内镜片、角膜嵌体或角膜高嵌体。
12.根据权利要求1所述的眼科镜片，还包括一个或多个稳定机构。
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