CN114911071B - 用于预防近视或延缓近视发展的眼科镜片 - Google Patents

用于预防近视或延缓近视发展的眼科镜片 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于预防近视或延缓近视发展的眼科镜片，所述眼科镜片的光学区在边缘处具有第一指定焦度，并且所述镜片的中心具有第二指定焦度，所述第二指定焦度相对于所述第一指定焦度具有+1.00D以上的第一附加焦度。本发明的眼科镜片能够在佩戴者眼睛的视网膜前形成近视离焦，并利用佩戴中由于镜片移动导致的动态偏心强效近视离焦，实现有效的近视预防和进展控制作用。

Description

用于预防近视或延缓近视发展的眼科镜片
技术领域
本公开涉及眼科镜片，更具体而言，一种用于预防近视发生或延缓近视发展的眼科镜片。
背景技术
人眼有一套复杂的光学系统，包括：角膜、前房(房水)、虹膜(瞳孔)、玻璃体、视网膜等。通过空气-角膜、房水-晶状体、晶状体-玻璃体三个界面的折射成像，人眼能够在视网膜上形成倒立的像，其中睫状肌通过改变晶状体的曲率，起到调焦作用。为了形成清晰的图像感知，眼睛的光学系统应该产生聚焦在视网膜上的影像。当由于各种原因导致轴上影像聚焦在视网膜中央窝的前方、或后方而引起视力模糊时，就形成人们通常熟知的光学病症：近视或远视。眼睛还可具有其他视力缺陷，如散光或高阶光学像差如球面像差、彗星像差等。
在各种视力缺陷中，近视在全球范围内，尤其在青少年中发病率逐年增高，预计到2050年，全球近视人口将达到约50亿。近视有可能发展为高度近视，而高度近视与多种眼科疾病，例如视网膜脱落、白内障、黄斑出血和黄斑变性、青光眼等的患病风险紧密相关。0～12岁是视觉发育的敏感期。出生时，人眼一般是远视的，即眼球的轴长相对于其光焦度来说过短。眼球轴长随着人年龄逐渐增长，其伸长过程受到通常称为正视化过程的反馈机制控制。在正视化过程中，眼轴受焦点相对于视网膜的位置的控制而增长，但无法生长变短。因此，已经提议可以通过将焦点定位在视网膜前方来控制近视屈光不正的进展。
CN110068937A公开了一种具有用于近视控制的光学非同轴区的眼科镜片，该镜片包括中心区、至少一个治疗区和介于两者之间的过渡区，所述中心区具有用于近视视力矫正的负光焦度，而治疗区则通过正附加焦度使得佩戴者眼睛的视网膜平面后面焦点的产生最小化。
CN207867163U公开了一种以非球面构成周边离焦的近视控制镜片，该镜片包括中央光学区和围绕所述中央光学区的周边光学区，所述中央光学区用于在视网膜上形成清晰影像，而周边光学区具有非球面外表面且使得通过的光线成像于眼球的视网膜前方的周边失焦影像区位置处。
CN104136964B公开了一种多焦点光学镜片，可用于治疗老花或近视加深，该镜片包括产生不同焦点的中心光学区和外围光学区，分别提供用于远视力的中心屈光力和用于近视力的外围屈光力。
上述专利或专利申请代表了目前近视防控镜片的主流设计理念，即中心视远(CD，center-for-distance)，而在周边加上具有正附加焦度的区域，用于在视网膜前形成近视离焦，从而达到抑制或减缓眼轴增长的效果。然而发明人发现，眼科镜片在佩戴过程中不可能总是保持不动，以角膜接触镜为例，每一次眨眼可导致镜片在眼上移动大约1～2毫米。因此布置在镜片周边的近视防控区在某些情况下可能是无效的，由此使得这类镜片的近视防控效果不尽如人意。
因此，对于具有预防近视发生或延缓近视发展作用的新的镜片设计，存在需求。
发明内容
本发明提供了一种用于预防近视或延缓近视发展的新型眼科镜片，所述镜片采取中心视近(CN，center-for-near)的设计，其光学区在边缘处具有第一指定焦度，并且所述镜片的中心具有第二指定焦度，所述第二指定焦度相对于所述第一指定焦度具有+1.00D以上的第一附加焦度。
在一些实施方式中，所述眼科镜片的焦度从镜片中心沿径向逐渐降低至第一指定焦度。
在一些实施方式中，所述光学区的入射表面被配置用于在佩戴者眼睛的视网膜前形成近视离焦。
在一些实施方式中，所述第一指定焦度是0或用于近视视力矫正的负焦度。
在一些实施方式中，所述第一附加焦度选自+1.00D至+10.00D、优选+1.20D至+8.00D、更优选+1.50D至+6.00D、最优选+2.00至+4.00D。
在一些实施方式中，所述镜片还在其光学区的中心和边缘之间包括至少一个额外的指定焦度，所述至少一个额外的指定焦度相对于所述第一指定焦度具有第二附加焦度，并且第二附加焦度小于第一附加焦度。
在一些实施方式中，所述逐渐降低是连续降低、阶梯式降低或其组合。
在一些实施方式中，所述第一指定焦度和所述第二指定焦度之间通过具有一个或多个e值的非球面连接，所述e值选自0.2～1.8、优选0.4～1.6、更优选0.8～1.4、最优选1～1.2。
在一些实施方式中，各个相邻的指定焦度之间各自通过具有一个或多个e值的非球面连接，所述e值选自0.2～1.8、优选0.4～1.6、更优选0.8～1.4、最优选1～1.2。
在一些实施方式中，所述眼科镜片是角膜接触镜或巩膜镜、眼镜镜片、人工晶状体或角膜嵌体。
在一些实施方式中，所述眼科镜片还包括一个或多个稳定特征。
本发明的眼科镜片能够在佩戴者眼睛的视网膜前形成近视离焦，并利用佩戴中由于镜片移动导致的动态偏心强效近视离焦，实现比常规CD设计更有效的近视预防和近视进展控制效果。同时，在相同成像质量的条件下，本发明的眼科镜片还能够提供更强的离焦，从而适用人群更广。
附图说明
图1是现有技术中用于预防近视发生和控制近视进展的镜片的示意图。
图2A至2C示出本发明镜片的工作原理。
图3A至3D示出本发明镜片的焦度随距离的变化曲线。
图4是通过光学模拟软件OpticStudio Zemax，对不同e值的角膜接触镜放置在模型眼Liou&Brenna表面时，计算得到的场曲和MTF曲线。
图5是通过光学模拟软件OpticStudio Zemax，对不同e值的角膜接触镜放置在模型眼Liou&Brenna表面时，计算得到的场曲和MTF曲线。
具体实施方式
下面将参考附图对本发明的示例性实施方式进行描述。除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和/或科学术语具有与本申请所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。
图1示出了CN207867163U中公开的光学镜片的示意图，作为采取周边离焦的现有技术设计的代表性示例。其中，所述光学镜片1包括中心光学区11和周边光学区12，周边光学区的负焦度数低于中心光学区。通过中心光学区的光线在视网膜上形成焦点211，从而形成清晰图像，而通过周边光学区的光线在视网膜前方形成焦点212。
通常，由不同视场角入射的光线形成的最佳聚焦面即称为Petzval面。当Petzval面在视网膜之前时，称之为近视离焦，反之称为远视离焦。目前认为形成周边近视离焦能够对近视的发展有控制作用，而形成周边远视离焦则可能促进近视进展。
图2A至2C示意性示出了本发明镜片的工作原理。如图2A所示，在本发明的镜片中，光学区的光焦度从所述镜片的中心沿径向逐渐降低，从而在视网膜前形成外周渐变曲面，这种渐变的外周曲面为合理的视力和竞争创造条件，对周边视网膜产生近视离焦的刺激，从而达到减缓甚至改善近视进展的目的。
具体而言，当人眼在看近处(<50cm)事物时，受调节反射控制瞳孔缩小，瞳孔收缩使得眼睛的焦深增加，由此使得佩戴者在低于处方光焦度的度数下也能看清近物。同时当瞳孔缩小时，本发明镜片的中央区域起主要作用，对于近视眼，其调节远点(放松点)在近处,所以无需动用太多调节力，因此本发明的镜片能有效缓解视疲劳。而在看远处事物时，瞳孔变大以收集更多反射光线来看清，经过本发明镜片周边部分的光线可以进入人眼。本发明人发现，在瞳孔外围提供用于矫正近视视力的光焦度，足以让佩戴者看清远物。
本发明的眼科镜片设计考虑到了镜片在眼睛前方的移动对其光学成像的影响，并应用这一偏位来提高近视防控效果。发明人发现，当本发明的镜片位于眼睛正中时，最佳成像面在视网膜前形成负场曲近视离焦(图2B)。当本发明的镜片发生移动偏位时，主要变焦区域仍然在瞳孔区之内，继续作用于成像光线，形成强烈的视网膜周边离焦，尤其会在一侧产生更强的负值场曲，即更强的周边近视离焦，而在另一侧部分区域则可能产生正值场曲，但该正值场曲位于更远的周边视网膜(图2C)。眨眼导致的镜片移动使得这样的近视离焦区在视网膜上动态扫动，经常改变的动态近视离焦会随机间歇性刺激周边视网膜，神经适应性将减缓(甚至阻止)眼轴的增长。
现有对于角膜塑形镜的临床观察发现，部分患者在夜间佩戴角膜塑形镜时会发生偏位，而偏位后控制近视的效果可能更好，观察这些病人的视网膜屈光地形图，可以发现一侧近周边区出现强烈的近视离焦区域，而在另一侧远周边区域出现远视离焦。这种现象提示近黄斑区的近视离焦可能产生更强的近视控制作用。
相比较而言，采取CD设计的镜片在发生偏移时，主要变焦区域移出瞳孔区，仅有周边低度数区域在瞳孔区起到作用，部分退化成低度数球面镜，减少了多焦点透镜的作用。因此，据信如本发明所述的采取CN设计的眼科镜片会比CD镜片具有更好的近视预防和控制效果。
当在本文中使用时，术语“预防”是指抑制或阻止近视(包括假性近视和真性近视)的发生。术语“延缓”是指减慢近视度数加深的速度，从而使其低于同龄人中近视度数加深速度的平均值。
图3A至3D示意性示出本发明镜片的焦度随距离的变化曲线，其中横坐标表示距离镜片光学中心的距离，纵坐标表示焦度。其中作为示例，光学区的直径为7mm(镜片中心左右各3.5mm)，并且所述镜片具有-3.0D的处方焦度，但本发明并不限于此。
整体而言，本发明的眼科镜片的光学区的焦度从所述镜片的中心沿径向逐渐降低。逐渐降低表明其焦度在从中心到边缘的变化过程中不存在凸起的峰值。在一些实施方式中，所述逐渐降低是连续降低(图3A)。在另一些实施方式中，所述逐渐降低是阶梯式降低(图3C)。在又一些实施方式中，所述逐渐降低是连续降低和阶梯式降低的组合(图3B和3D)。在不同焦度的交界区域，可以使用加权平均的方式令焦度连续变化，但这不是必须的。
本发明人发现，连续多焦点设计与单焦点镜片相比加强了球面像差，一定程度的球面像差能够增加焦深和景深。并且这种焦深的增加在视网膜前后有差异，在远离视网膜的区域MTF降低较快，神经适应性将减缓视网膜向这个方向的生长，从而减缓眼轴的增长。同时，现有技术中有的多焦点设计采用环状的折射多焦技术，或者是衍射多焦技术，这样的技术方案会造成光焦度或镜片表面形态的突然改变，在突变区域产生散射或衍射，但散射可能造成弥散的光线照射在黄斑区，产生光晕、光斑、并降低对比敏感度，而衍射多焦通常一部分光能无法传递到视网膜，造成能量利用的下降，表现也是降低对比敏感度。而连续多焦点的设计则能避免这些问题。
在本发明的眼科镜片中，其光学区在边缘处具有第一指定焦度。在一些实施方式中，所述第一指定焦度是用于近视视力矫正的负焦度。在另一些实施方式中，所述第一指定焦度为0。当在本文中使用时，术语“边缘处”包括光学区的外边缘和从光学区的外边缘径向向内延伸一定距离的区域，在角膜接触镜的情形中，可以例如是向内延伸0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4或1.5mm的区域。如图3B和3C所示，所述镜片在距离光学区边缘约1.5mm的区域内具有用于近视视力矫正的负焦度。
在本发明的眼科镜片中，所述光学区的入射表面被配置用于在佩戴者眼睛的视网膜前形成近视离焦。在现有技术中，中心视近的多焦镜片设计常常用于老花眼的视力矫正，因此其更关注的是视近与视远时不同焦点的能量分配和视近与视远时的成像质量，而并不强调使其光学区的入射光线在视网膜前形成近视离焦。如上所述，本发明人首次发现将CN设计用于预防近视或延缓近视发展时，具有比常规CD设计更好的效果。
在本发明的眼科镜片中，所述镜片中心具有第二指定焦度。当在本文中使用时，术语“镜片中心”或“中心”包括中心点和中心区两种情形。在角膜接触镜的情形中，所述中心区可以具有例如0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4或1.5mm的半径(图3C和3D)。
所述第二指定焦度相对于所述第一指定焦度具有+1.00D以上的第一附加焦度。在某些实施方式中，所述第一附加焦度小于+10.00D。在某些实施方式中，所述第一附加焦度选自+1.20D至+8.00D。在某些实施方式中，所述第一附加焦度选自+1.50D至+6.00D。在某些实施方式中，所述第一附加焦度选自+2.00至+4.00D。在某些实施方式中，所述第一附加焦度为+2.75D。
本发明还可以在第一指定焦度和第二指定焦度之间增加一个或多个指定焦度。增加多个渐变焦度区域可以使本发明的镜片具有更好的适应性，能够近一步优化MTF与负场曲。因此，在一些实施方式中，所述镜片还在其光学区的中心和边缘之间包括至少一个额外的指定焦度，所述额外的指定焦度相对于所述第一指定焦度具有第二附加焦度，并且第二附加焦度小于第一附加焦度(图3B和3D)。
在本发明的眼科镜片中，各个相邻的指定焦度之间通过具有一个或多个e值的非球面连接，所述e值选自0.2～1.8、优选0.4～1.6、更优选0.8～1.4、最优选1～1.2。本领域技术人员能够理解，当在本文中使用时，指定焦度还用于指称具有所述指定焦度的镜片位置或区域。
因此，在本发明的一种设计中，例如可以在距离镜片中心2.5mm以外的区域，为第一指定焦度；在距离镜片中心1.5mm～2.5mm的范围内，从第一指定焦度通过非球面渐变到第三指定焦度，其e值为e1；在距离镜片中心1.0mm～1.5mm的范围内，从第三指定焦度通过非球面渐变到第四指定焦度，其e值为e2；在距离镜片中心0～1.0mm的范围内，从第四指定焦度通过非球面渐变到第二指定焦度，其e值为e3；e1、e2和e3可以彼此相同或不同。其中作为示例，第一指定焦度为用于近视视力矫正的负焦度，例如-5.00D，第二指定焦度(镜片中心)为-2.00D(即第一附加焦度为+3.00D)；第三指定焦度为-4.00D，并且第四指定焦度为-3.00D。
如图4所示，当e值升高时，近视离焦效果增强，但视觉质量下降，而e值降低则近视离焦效果减弱。因此，本领域技术人员根据本文公开的内容并结合实际需要，可以容易地选择合适的e值或e值组合，来实现理想的近视控制效果并同时保持可接受的视觉质量。
具体而言，图4是通过光学模拟软件OpticStudio Zemax，对不同e值的角膜接触镜放置在模型眼Liou&Brenna表面时，计算得到的场曲和MTF曲线。其中示出了在CN镜片中不同e值下场曲(左列)和MTF(右列)的变化。出于运算简便的考虑，将中央焦度统一设定为-3D不变，但周边为处方焦度(以周边光线对焦)并且所述角膜接触镜为连续渐变焦设计。Conic＝0时，相当于球面镜。随着conic的减小，场曲(包括子午场曲(实线)和弧矢场曲(虚线))逐渐向负值方向移动。场曲往负值方向移动的程度，就是近视离焦的程度。Conic＝-0.8以下时，子午场曲和弧矢场曲均为负值，并持续向负方向移动。其中，当e≥0时，conic＝-e2；当e<0时，conic＝e2。
MTF的低频部分反映物体轮廓传递情形；中频部分反映光学物体层次传递情况；高频部分反映物体细节传递情况。从图4可以看出，随着conic的减小，MTF逐渐降低，特别是高频部分降低，也就是成像质量逐渐降低。
图5是通过光学模拟软件OpticStudio Zemax，对不同e值的角膜接触镜放置在模型眼Liou&Brenna表面时，计算得到的场曲和MTF曲线。其中示出了在CD镜片中不同e值下场曲(左列)和MTF(右列)的变化。其中同样设定中央焦度为-3D不变,中央为处方焦度(以中央光线对焦)。随着conic的增大，子午场曲逐渐向负值方向移动，弧矢场曲移动则非常缓慢。Conic＝2以上时，子午场曲和弧矢场曲均为负值，并持续向负方向移动。但随着conic的增大，MTF中频部分迅速降低，也表现为成像质量下降。
通过对比图4和图5可以发现，本发明的镜片在相同成像质量的条件下，有更广的e值可选范围，而且负场曲更明显，并且子午场曲和弧矢场曲都有明显的负场曲。因为人眼可能有各种差异,所以负场曲更强则能够覆盖更多的人群。
对本发明镜片的后表面形状没有特别限制，其可以采取球面、非球面、环曲面或逆几何设计中的任一者或其组合。在一些实施方式中，本发明镜片的后表面为球面。在一些实施方式中，本发明镜片的后表面具有不同方向上的轴，并且不同的轴上曲率各不相同。在一些实施方式中，本发明的镜片还包括一个或多个稳定特征。
需要注意的是，虽然本文主要结合角膜接触镜进行了描述，但本发明的镜片设计还可用于巩膜镜、眼镜镜片、人工晶状体或角膜嵌体等。
实施例
在一组包含8名近视患者的初步研究中测试了本发明镜片对近视进展的延缓作用。所述患者的平均年龄为15.5岁，使用的接触镜片的基弧半径为8.6mm，直径14.5mm。开始实验时，所用镜片的平均球面屈光力为-4.22D，中央光学区的平均附加焦度为+2.75D。患者每天佩戴本发明镜片，每3个月进行一次检查并更换新的镜片，在佩戴一年后，没有任何患者出现近视度数加深的情况，所用镜片的平均球面屈光力仍然为-4.22D，平均BCVA0.125LogMAR，与实验开始时一样。而根据文献记载，近视每年的进展平均为-0.75D。
本领域技术人员将理解，本文中描述的发明除了具体描述的内容之外还可以进行变化和修改。本发明并不局限于本文中描述和示出的具体构造，而是包括落入其精神和范围内的所有的此类变化和修改。本领域技术人员可以在不背离本发明实质和范围的情况下，对本说明书中单独或共同提出的特征、结构或部分中的任意两个或更多个进行任意组合。

Claims (12)

1.一种用于预防近视或延缓近视发展的眼科镜片，其特征在于，所述眼科镜片的光学区在边缘处具有第一指定焦度，所述第一指定焦度是0D或用于近视视力矫正的负焦度，并且所述镜片的中心点处具有第二指定焦度，所述第二指定焦度相对于所述第一指定焦度具有+1.00D以上的第一附加焦度，所述眼科镜片的焦度从镜片中心点处沿径向连续降低至第一指定焦度。
2.根据权利要求1所述的眼科镜片，其特征在于，所述光学区的入射表面被配置用于在佩戴者眼睛的视网膜前形成近视离焦。
3.根据权利要求1或2所述的眼科镜片，其特征在于，所述第一附加焦度选自+1.00D至+10.00D。
4.根据权利要求1或2所述的眼科镜片，其特征在于，所述第一附加焦度选自+1.20D至+8.00D。
5.根据权利要求1或2所述的眼科镜片，其特征在于，所述第一附加焦度选自+1.50D至+6.00D。
6.根据权利要求1或2所述的眼科镜片，其特征在于，所述第一附加焦度选自+2.00至+4.00D。
7.根据权利要求1或2所述的眼科镜片，其特征在于，所述第一指定焦度和所述第二指定焦度之间通过具有一个或多个e值的非球面连接，所述e值选自0.2～1.8。
8.根据权利要求1或2所述的眼科镜片，其特征在于，所述第一指定焦度和所述第二指定焦度之间通过具有一个或多个e值的非球面连接，所述e值选自0.4～1.6。
9.根据权利要求1或2所述的眼科镜片，其特征在于，所述第一指定焦度和所述第二指定焦度之间通过具有一个或多个e值的非球面连接，所述e值选自0.8～1.4。
10.根据权利要求1或2所述的眼科镜片，其特征在于，所述第一指定焦度和所述第二指定焦度之间通过具有一个或多个e值的非球面连接，所述e值选自1～1.2。
11.根据权利要求1或2所述的眼科镜片，其特征在于，所述眼科镜片是角膜接触镜或巩膜镜、眼镜镜片、人工晶状体或角膜嵌体。
12.根据权利要求1或2所述的眼科镜片，其特征在于，所述眼科镜片还包括一个或多个稳定特征。
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