CN110859686A - 用于设计因amd丧失视力而为患者提供视力矫正的眼内透镜的方法及眼内透镜的定位机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于设计因AMD丧失视力而为患者提供视力矫正的眼内透镜的方法，基于天然人眼光学特性和像差特性的眼球光学模型，包括前表面和后表面均为非球面的角膜、相对于眼睛的对称轴倾斜的视轴、偏心入射光瞳的偏心虹膜，在眼球的囊袋内植入双面非球面的天然人工晶体模型；再在眼球内植入至少一个非球面的眼内透镜；所述眼内透镜位于模型眼内的虹膜和囊袋之间并定位于睫状沟；眼内透镜、角膜、天然人工晶体模型形成同轴光学系统；眼内透镜紧贴虹膜之后，且眼内透镜的口径与缩小状态时虹膜直径匹配。
Description
技术领域
本发明涉及眼内透镜技术领域，尤其涉及一种眼内透镜设计方法及眼内透镜的定位机构。
背景技术
老年性黄斑变性(AMD)是一种影响视网膜中心黄斑区域的疾病，导致老年人丧失中心视野的视力，而病人周边区域视力常不受影响，因此早期都保持了辨别方向的能力，而在疾病的晚期大多数患者丧失了阅读能力。
为了解决老年性黄斑变性(AMD)技术，发明了诸多不同的技术，有些系统依靠对图像进行放大，然而这种方式需要牺牲观察现场。例如植入的望远系统，因为这种方法减小了人眼的视角，术后适应时间及其长、植入方式复杂，而且这种植入方式不适于单眼的病人，因此该方案暂未得到推广。
另一种现有技术采用转位技术，结合凸面和凹面不共轴的偏移，从而转移光线方向，将焦点汇聚于黄斑中心小凹的外围区域；转移焦点到小凹外围区域，而这些区域的视细胞密度很低，取决于病人眼底的具体情况，因此适用该技术的病人范围有限。
再有，约80％的AMD患者做了白内障手术，即在眼睛的囊袋内已经装了人工晶体眼。白内障手术时保留已经植入囊袋的人工晶体，目前针对这类患者还没有提出解决该类患者的解决，也没有解决该类患者提高阅读视力的方案。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种简便、成本可控、用于提高AMD患者阅读能力，特别是已植入人工晶体患者的眼内透镜的设计方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
用于设计因AMD丧失视力而为患者提供视力矫正的眼内透镜的方法，基于天然人眼光学特性和像差特性的眼球光学模型，包括前表面和后表面均为非球面的角膜、相对于眼睛的对称轴倾斜的视轴、偏心入射光瞳的偏心虹膜，在眼球的囊袋内植入双面非球面的天然人工晶体模型；
再在眼球内植入至少一个非球面的眼内透镜；所述眼内透镜位于模型眼内的虹膜和囊袋之间并定位于睫状沟；眼内透镜、角膜、天然人工晶体模型形成同轴光学系统；眼内透镜紧贴虹膜之后，且眼内透镜的口径与缩小状态时虹膜直径匹配；
患者近距离观察目标，虹膜收缩，光线经过收缩的虹膜，通过光路模拟计算得出成像光束的屈光度大于未植入眼内透镜前的屈光度，使眼内透镜、眼内的角膜、囊袋内天然人工晶体模型形成同轴光学系统的成像放大倍率增大；
患者远距离观察目标，虹膜扩张，光线经过扩张的虹膜，边缘区域的光线直接入射到囊袋内的天然人工晶体模型，虹膜和天然人工晶体模型形成成像系统；
患者远距离观察目标，虹膜扩张，光线经过扩张的虹膜，中心成像光束经过位于天然人工晶体模型与视网膜之间的成像面后发散传播到视网膜上，形成有亮度的背景斑点，并无实际图像。
其中，其特征在于：所述眼内透镜的通光直径为0.8-1.5mm。
优选地，所述眼内透镜的通光直径为1-1.2mm。
优选地，所述眼内透镜的前光学面为球面或非球面。
优选地，所述眼内透镜的后光学面为球面或非球面。
优选地，所述眼内透镜的镜型为双凸、单凸、正弯月三种正透镜形式的任意一种。
本发明还提出一种用于固定眼内透镜的定位机构，包括不规则多边形支撑主体，支撑主体的外围延伸有多个支撑攀，支撑主体内设有用于安装眼内透镜的有效光学区、用于加固眼内透镜的固定结构及供眼内前后房水流动的镂空区。
进一步地，所述支撑主体包括第一支撑主体，第一支撑主体的外围设有三个第一支撑攀，第一支撑主体为第一空心圆环状结构，有效光学区位于第一空心圆环的中心位置，使用时眼内透镜位于第一空心圆环的中心；所述加固结构包括三个第一筋条，三个第一筋条围绕眼内透镜的外围等间距设置并与第一空心圆环的内侧连接；相邻第一筋条之间为供眼内前后房水流动镂空区。
进一步地，所述支撑主体包括第二支撑主体，第二支撑主体的外围设有三个第二支撑攀，第二支撑主体内的中心位置开有与眼内透镜大小匹配的通孔，通孔为有效光学区；使用时眼内透镜嵌入通孔内并通过第二支撑主体加固，第二支撑主体上眼内透镜的外围间隔开有多个供眼内前后房水流动的通槽。
进一步地，所述支撑主体包括第三支撑主体，第三支撑主体为正方形结构，其外围的四个角上分别设有第三支撑攀，第三支撑主体为第三空心圆环状结构，有效光学区位于第三空心圆环的中心位置，使用时眼内透镜位于第三空心圆环的中心；所述加固结构包括四个第三筋条，四个第三筋条围绕眼内透镜的外围间隔均设并与第三支撑主体第三空心圆环的内侧连接；位于第三空心圆环内的第三筋条之间形成供眼内前后房水流动的镂空区。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明针对已经在囊袋内植入人工晶体模型的患者，在眼里再植入眼内透镜，且位于虹膜与囊袋之间并定位在睫状沟；角膜与囊袋内人工晶体模型形成同轴光学系统，患者近距离观察目标，虹膜收缩，该光学系统的屈光度大于未植入眼内透镜前的屈光度。由于植入眼内透镜后眼球总屈光度的增加，近视点物距将缩小，成像放大倍率增加，从而改善AMD患者的阅读视力。
2、本发明通过提高放大倍率的方式解决了近距离观察时视力提升的同时还不会影响AMD病人远视力屈光参数，保留了自然眼的视角及放大倍率，大大降低了以往技术方案带来的视野狭窄引起的不便和术后很长的适应周期。让患者在改善阅读视力的同时保留原有的方向分辨，远景观察体验。
附图说明
图1为本发明近距离观察的原理图；
图2为本发明放大倍率增大两倍的视觉效果图；
图3为本发明眼内透镜屈光度增加与近视点物距(PO)关系图；
图4为本发明眼内透镜屈光度增量与放大倍率关系曲线图；
图5为本发明远距离观察的原理图；
图6为本发明中心成像光束d与周边光束D能量比；
图7为本发明基于的眼球光学模型图；
图8为本发明实施例中光路模拟图；
图9为本发明近距0度视角的光学传递函数MTF曲线图；
图10为本发明近距5度视角的光学传递函数图像。
图11为本发明定位机构的结构示意图；
图12为本发明定位机构另一方案结构示意图；
图13为图12另一结构示意图；
图14为本发明定位机构另一实施例的结构示意图。
图中：角膜1、眼内透镜2、天然人工晶体模型3、虹膜4、睫状沟5、囊袋6、外周区域2A、前表面11、后表面12、视轴15、对称轴16、双非球面眼内透镜21、单非球面天然人工晶体模型22、第一支撑主体31、第一空心圆环状结构32、第一筋条33、第一支撑攀34、第二支撑主体41、通槽42、第二支撑攀43、圆形通孔44、第三支撑主体51、第三空心圆环状结构52、第三筋条53、第三支撑攀54。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
如图1-10本发明提出了用于设计因AMD丧失视力而为患者提供视力矫正的眼内透镜的方法，基于天然人眼光学特性和像差特性的精密眼球光学模型，包括前表面11和后表面12均为非球面的角膜1、相对于眼睛的对称轴16倾斜的视轴15、偏心入射光瞳的偏心虹膜4，在眼球的囊袋6内植入双面非球面的天然人工晶体模型3；靠近鼻子方向的虹膜4偏心0.5mm。再在眼球内植入至少一个非球面的眼内透镜2；所述眼内透镜2位于眼内的虹膜4和囊袋6之间并定位于睫状沟5；眼内透镜2、角膜1、天然人工晶体模型3形成同轴光学系统；眼内透镜2紧贴虹膜4之后，且眼内透镜2的口径与缩小状态时虹膜4直径匹配。眼内透镜2优选位于眼内后房，如果要植入一个眼内透镜2到前房，不适合的病人范围较大，比如青光眼的病。不适合的还包括，浅前房，虹膜4脱色素、虹膜4萎缩、变形，角膜1内皮营养不良等，还有美观方面的考量。
结合图1，P点为近距离目标观察点，该距离为适用于观察物品细节和阅读文本。当近距离观察物品细节和阅读书籍时，充分的照明光线是能得到保证的；同时当物体较近情况下瞳孔(虹膜4)由放松状态收缩为缩小状态，缩小后的直径最小为1.5mm。P点发出的光线，经过处于收缩状态下的瞳孔，成像光束的口径被限制。眼内透镜2紧贴虹膜4之后，且眼内透镜2的口径与缩小状态时虹膜4直径匹配，保证了在小瞳孔状态对成像光束的屈光作用，而在瞳孔扩张状态下降低其成像光束对视远屈光的影响。在近视距情况下，眼内透镜2的光束通过位于囊袋6到内的人工晶体成像于视网膜P’点。眼内透镜2、眼内的角膜1、囊袋6内天然人工晶体模型3形成同轴光学系统。患者近距离观察目标，虹膜4收缩(瞳孔变小)，光线经过收缩的虹膜4，通过光路模拟计算得出成像光束的屈光度大于未植入眼内透镜2前的屈光度，屈光度为2-10D；由于植入的眼内透镜2后眼球总屈光度增加，近视点物距(间距，其中O代表角膜1顶点)将缩小，使眼内透镜2、眼内的角膜1、囊袋6内天然人工晶体模型3形成同轴光学系统的成像放大倍率增加，从而改善了AMD患者的阅读视力。放大倍率的视角效果如图2所示。
如图3所示，通过光路模拟计算得出，眼内透镜2屈光度增加与近视点物距(PO)关系如图3，当眼内透镜2引入的屈光度增量达到6D，近视点距离缩小到100mm。当眼内透镜2的屈光度增量达到10D，近视点距离(观察距离，书到角膜1顶点的距离)缩小到70mm左右。同时本发明通过光路计算得出，眼内透镜2屈光度增量与放大倍率关系曲线如图4：当本发明公开的眼内透镜2引入的屈光度增量达到6D时，放大倍率接近未装眼内透镜2时的2.5倍，已经能在相当程度上提高AMD患者的阅读视力。根据上述计算分析，所以本发明揭示的眼内透镜2方案，推荐的屈光度增量优选范围为4-8D，对于特殊情况可以放宽到2-10D。已获得舒适的观察近距及放大倍率。
参见图5，本发明通过提高放大倍率的方式解决了近距离观察时视力提升的同时还不会影响AMD病人远视力屈光参数，保留了自然眼的视角及放大倍率，大大降低了以往技术方案带来的视野狭窄引起的不便和术后很长的适应周期。让患者在改善阅读视力的同时保留原有的方向分辨，远景观察体验。
患者远距离观察目标，虹膜4扩张，光线经过扩张的虹膜4，边缘区域的光线直接入射到囊袋6内的天然人工晶体模型3，虹膜4和天然人工晶体模型3形成成像系统；当观察目标较远时，由于可接收到的物体反光或者发光比较少，瞳孔(虹膜4)会扩张，保证进光量。成像光束的口径D(入瞳尺寸)，超过本发明公开的眼内透镜2的光学有效区口径d，边缘区域光线经过无屈光力的外周区域2A，直接入射到囊袋6内的天然人工晶体模型3。参与边缘光束成像的只有角膜1和人工晶体，本发明提及的眼内透镜2对边缘光束成像没有干扰，边缘光束成像视角和放大倍率，都不受眼内透镜2的影响
患者远距离观察目标，虹膜4扩张，光线经过扩张的虹膜4，中心成像光束经过位于天然人工晶体模型3与视网膜之间的成像面后发散传播到视网膜上，形成有亮度的背景斑点，并无实际图像。对于中心成像光束，即口径d范围的成像情况，由于观察目标远，物距变大，通过眼内透镜2的成像面位于人工晶体模型和视网膜之间，经过像面后的光束发散传播到视网膜上，成为有一定亮度的背景亮斑，并无实际图像。眼内透镜2的光学直径可个性化制定(按患者阅读时瞳孔大小)。其中，所述眼内透镜2的通光直径为0.8-1.5mm，优选1-1.2mm。本发明公开的眼内透镜2的优选的通光直径为1-1.2mm，中心成像光束d与周边光束D能量比如图6，当优选眼内透镜2的通光直径为1mm，随着瞳孔的直径从1.5mm增大到3mm，边缘光束(D-d)的能量将从中心光束d的1.2倍增大到8倍。所以远距时边缘光束成像将起主导左右，视觉神经及脑部对图像的处理，将会专注于识别边缘光束(D-d)成的实像，而忽略中心d的弥散斑，所以观察远景时AMD病人的视场和放大倍率，与植入眼内透镜2前相同。
本发明公开的眼内透镜2，屈光度范围2到10D，优选5到8D；通光有效径0.8-1.5mm，优选1-1.2mm。包含前后两个光学表面，其中前光学面可以为球面或非球面，其中后表面12也可以为球面或非球面。所述眼内透镜2的镜型为双凸、单凸、正弯月三种正透镜形式的任意一种。非球面的表达公式如下：
其中：X：面型矢高坐标值(光轴方向)；Y：透镜口径(垂直光轴半径方向)；C：基底曲率半径；K：二次曲面常数；An：n次项的系数。
本发明公开的新型眼内透镜2的设计，基于精密的眼球光学模型，考虑了人眼的光学特性和像差特性，例如视轴15倾斜和瞳孔偏位。如图7：该眼模型包括了前表面11和后表面12都是非球面的角膜1，包括了瞳孔在鼻方向0.5mm的偏心，包括了视轴15相对于眼球对称轴16的度倾斜，包括双面非球面天然晶状体模型。
本发明公开的新型眼内透镜2的设计基于的人眼精密光学模型，用下表面列表表示(表1)：
表1
使用本发明公开的方法，设计的10D双面非球面眼内透镜2，实施例如表2：
| 表面 | R值 | K值 | A2 | A4 | A6 | A8 |
| 前 | 4.81 | 11.187 | 0 | -0.002090735 | -0.010236057 | 0 |
| 后 | 7.02 | 23.094 | 0 | -0.00122843 | -0.004508297 | 0 |
表2
上表是根据本发明公开的方法，设计眼内透镜2面型，其为弯月镜型，前后表面12均为非球面(也可以设计为单面非球面)。该眼内透镜2与一款单非球面22D人工晶体如表3搭配，其光路模拟如图8，上表所示的10D双非球面眼内透镜212与单非球面人工晶体和角膜1一起，在小瞳孔下成像，缩小最近观察距离的同时，提高放大倍率。从而改善AMD病人阅读视力。图9显示了近距0度视角的光学传递函数MTF曲线，体现其成像质量。图10显示了近距5度视角的光学传递函数图像。
| 表面 | R值 | K值 | A2 | A4 | A6 | A8 |
| 前 | 7.1497 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 后 | -36.3903 | 0 | -0.0068159 | 0.0010213 | -6.21E-05 | 0 |
表3
参见图11-14，本发明公开的眼内透镜2定位于人眼的睫状沟5。植入区域离瞳孔位置很近，在结构设计，需要考虑减少发生瞳孔夹持的风险，同时要避免阻塞前房和后房见的房水交换。因此本发明还提出一种用于固定眼内透镜2的定位机构，包括不规则多边形支撑主体，支撑主体的外围延伸有多个支撑攀，支撑主体内设有用于安装眼内透镜2的有效光学区、用于加固眼内透镜2的固定结构及供眼内前后房水流动的镂空区。保证眼内透镜2定位的稳定性，避免瞳孔夹持，眼内透镜2的有效光学区通过筋条与眼内透镜2的支撑外框连接，从而在眼内透镜2上形成镂空的结构，有利前后房的房水交换。
其中，所述支撑主体包括第一支撑主体31，第一支撑主体31的外围设有三个第一支撑攀34，第一支撑主体31为第一空心圆环状结构32，有效光学区位于第一空心圆环的中心位置，使用时眼内透镜2位于第一空心圆环的中心；所述加固结构包括三个第一筋条33，三个第一筋条33围绕眼内透镜2的外围等间距设置并与第一空心圆环的内侧连接；相邻第一筋条33之间为供眼内前后房水流动镂空区。
再有，所述支撑主体包括第二支撑主体41，第二支撑主体41的外围设有三个第二支撑攀43，第二支撑主体41内的中心位置开有与眼内透镜2大小匹配的通孔，通孔为有效光学区；使用时眼内透镜2嵌入通孔内并通过第二支撑主体41加固，第二支撑主体41上眼内透镜2的外围间隔开有多个供眼内前后房水流动的通槽42。通槽42可以为扇形结构或圆形通孔44结构。
第一支撑攀34与第二支撑攀43为钩状结构，布设后钩状支撑攀的开口朝向一致，同步顺时针/逆时针设置。
所述支撑主体包括第三支撑主体51，第三支撑主体51为正方形结构，其外围的四个角上分别设有第三支撑攀54，第三支撑主体51为第三空心圆环状结构52，有效光学区位于第三空心圆环的中心位置，使用时眼内透镜2位于第三空心圆环的中心；所述加固结构包括四个第三筋条53，四个第三筋条53围绕眼内透镜2的外围间隔均设并与第三支撑主体51第三空心圆环的内侧连接；位于第三空心圆环内的第三筋条53之间形成供眼内前后房水流动的镂空区。支第三撑主体的外周分布有四个独立的第三支持攀，加强眼内透镜2在睫状沟5定位的稳定性，第三支撑攀54为环状结构。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.用于设计因AMD丧失视力而为患者提供视力矫正的眼内透镜的方法，基于天然人眼光学特性和像差特性的眼球光学模型，包括前表面和后表面均为非球面的角膜、相对于眼睛的对称轴倾斜的视轴、偏心入射光瞳的偏心虹膜，在眼球的囊袋内天然人工晶体模型；其特征在于：
再在眼球内植入至少一个非球面的眼内透镜；所述眼内透镜位于眼内的虹膜和囊袋之间并定位于睫状沟；眼内透镜、角膜、天然人工晶体模型形成同轴光学系统；眼内透镜紧贴虹膜之后，且眼内透镜的口径与缩小状态时虹膜直径匹配；
患者近距离观察目标，虹膜收缩，光线经过收缩的虹膜，通过光路模拟计算得出成像光束的屈光度大于未植入眼内透镜前的屈光度，使眼内透镜、眼内的角膜、囊袋内天然人工晶体模型形成同轴光学系统的成像放大倍率增大；
患者远距离观察目标，虹膜扩张，光线经过扩张的虹膜，边缘区域的光线直接入射到囊袋内的天然人工晶体模型，虹膜和天然人工晶体模型形成成像系统；
患者远距离观察目标，虹膜扩张，光线经过扩张的虹膜，中心成像光束经过位于天然人工晶体模型与视网膜之间的成像面后发散传播到视网膜上，形成有亮度的背景斑点，并无实际图像。
2.如权利要求1所述的用于设计因AMD丧失视力而为患者提供视力矫正的眼内透镜的方法，其特征在于：所述眼内透镜的通光直径为0.8-1.5mm。
3.如权利要求2述的用于设计因AMD丧失视力而为患者提供视力矫正的眼内透镜的方法，其特征在于：所述眼内透镜的通光直径为1-1.2mm。
4.如权利要求1项所述的用于设计因AMD丧失视力而为患者提供视力矫正的眼内透镜的方法，其特征在于：所述眼内透镜的前光学面为球面或非球面；所述眼内透镜的后光学面为球面或非球面。
5.如权利要求1项所述的用于设计因AMD丧失视力而为患者提供视力矫正的眼内透镜的方法，其特征在于：所述屈光度为2-10D。
6.如权利要求1-5任意一项所述的用于设计因AMD丧失视力而为患者提供视力矫正的眼内透镜的方法，其特征在于：所述眼内透镜的镜型为双凸、单凸、正弯月三种正透镜形式的任意一种。
7.一种用于固定权利要求1-6所述的眼内透镜的定位机构，其特征在于：包括不规则多边形支撑主体，支撑主体的外围延伸有多个支撑攀，支撑主体内设有用于安装眼内透镜的有效光学区、用于加固眼内透镜的固定结构及供眼内前后房水流动的镂空区。
8.根据权利要求7所述的定位机构，其特征在于：所述支撑主体包括第一支撑主体，第一支撑主体的外围设有三个第一支撑攀，第一支撑主体为第一空心圆环状结构，有效光学区位于第一空心圆环的中心位置，使用时眼内透镜位于第一空心圆环的中心；所述加固结构包括三个第一筋条，三个第一筋条围绕眼内透镜的外围等间距设置并与第一空心圆环的内侧连接；相邻第一筋条之间为供眼内前后房水流动镂空区。
9.根据权利要求7所述的定位机构，其特征在于：所述支撑主体包括第二支撑主体，第二支撑主体的外围设有三个第二支撑攀，第二支撑主体内的中心位置开有与眼内透镜大小匹配的通孔，通孔为有效光学区；使用时眼内透镜嵌入通孔内并通过第二支撑主体加固，第二支撑主体上眼内透镜的外围间隔开有多个供眼内前后房水流动的通槽。
10.根据权利要求7所述的定位机构，其特征在于：所述支撑主体包括第三支撑主体，第三支撑主体为正方形结构，其外围的四个角上分别设有第三支撑攀，第三支撑主体为第三空心圆环状结构，有效光学区位于第三空心圆环的中心位置，使用时眼内透镜位于第三空心圆环的中心；所述加固结构包括四个第三筋条，四个第三筋条围绕眼内透镜的外围间隔均设并与第三支撑主体第三空心圆环的内侧连接；位于第三空心圆环内的第三筋条之间形成供眼内前后房水流动的镂空区。
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