CN115024860A - 一种扩展焦深的分区非球面人工晶状体 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种扩展焦深的分区非球面人工晶状体，包括：光学部分和支撑部分；光学部分包括前表面和后表面，均为偶次非球面，可分为不同区域；支撑部分包括数个支撑襻。用于替代老视人眼的自然晶状体，使老年白内障患者获得类似于年轻人的连续清晰视物范围。人工晶体植入眼模型后，可以在远距离和中距离的连续视程内清晰成像，且成像质量能满足不同瞳孔直径下的视物需求。
Description
技术领域
本申请属于视觉矫正技术领域，具体涉及一种扩展焦深的分区非球面人工晶状体。
背景技术
45岁开始老花眼现象变得明显，到达70岁之后，晶状体基本已经失去弹性从而失去调焦功能，老花眼患者必须佩戴老花眼镜才能看清楚近处的物体，对于生活造成极大的不便。不仅如此，有些人眼自然晶状体也会随着年龄增加出现不可逆的浑浊病化，最终导致失明。白内障已成为人类致盲的最主要因素。通过手术取出浑浊晶状体再植入人工晶状体是目前治疗白内障最有效的方法。
目前成熟的人工晶状体多为单焦点、双焦点，仅提供一个远焦点或一个近焦点一个远焦点，此类人工晶状体虽成像质量高，但只能对单一或两个物距的清晰视物，不能对连续的物距范围清晰视物，仍不能完全达到老年白内障患者日常生活所需的连续视力要求。现今白内障手术中使用的人工晶状体正在由传统的单焦点、双焦点人工晶状体向三焦点、扩展焦深人工晶状体过渡。三焦点人工晶体的设计克服了单焦点和双焦点人工晶体的缺点，使得远、中、近距离的视力同时得到保障，但由于三焦点人工晶体的光能分配的机制使其普遍存在像面暗、眩光、像点不连续等问题，且各像面相互干扰、光能损失，使分辨率下降迅速。近年来发展出的具有扩展焦深的人工晶状体(Extended Depth Of FocusIntraocular Lenses)可以减少或消除眩光和光晕等视觉障碍，实现连续范围内清晰成像，为患者提供对一定距离范围的良好视力。
大多数老年人的生活场景和视力需求都在中远距离范围内，因此良好的中远距离视力显得尤为重要。在此基础上人们提出了新型扩展焦深的人工晶状体：单焦点增强型人工晶状体，旨在解决单焦人工晶状体焦深不足的问题，提高了单焦点人工晶体的中间距离视力水平。
为了进一步提高人工晶状体的光学性能，减小视觉障碍，扩大其适用范围，实现远距离到中距离的连续清晰成像，仍需改进现有扩展焦深人工晶状体设计。
发明内容
本申请的目的在于提供一种扩展焦深的分区非球面人工晶状体，通过对光学部件表面分区并限定区域大小，提高人工晶状体的光学性能，提供良好的远视力和中视力。
为实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：
一种扩展焦深的分区非球面人工晶状体，包括：光学部分和支撑部分；
所述光学部分包括前表面和后表面；
所述支撑部分包括数个支撑襻。
优选的，所述光学部分直径为5.5mm～6mm，中心厚度为0.6mm～1.1mm，边缘厚度为0.2mm～0.4mm，基础光焦度为+10D～+30D。
优选的，所述前表面和所述后表面均为偶次非球面。
优选的，所述偶次非球面面型表述为：
其中，c为非球面顶点处的曲率，r为非球面上任一点到光轴的径向距离，k为二次曲面系数，α1～α8为各阶非球面系数。
优选的，所述光学部前表面和所述光学部后表面均为分区面型。
优选的，所述分区面型包括：中心中视区、中心远视区、中视区和远视区。
优选的，所述中心中视区半径为0.5mm～1.5mm；
所述中心远视区半径为1mm～2mm；
所述中视区半径为1.5mm～2.5mm；
所述远视区半径为2.5mm～3mm。
优选的，所述中视区附加光焦度为0D～+1.5D。
本申请的有益效果有：
(1)提供了与单焦晶体几乎相当的远视力，与此同时由于其具有的扩展焦深的功能，其也提供了对中间距离的连续清晰成像；
(2)前表面采用非球面面型，可引入一定量的球差，用于调节聚焦深度；
(3)与衍射型人工晶状体不同，过渡平滑的折射设计减少了光晕、星爆等不良光现象；
(4)成像质量在2mm～4.5mm的瞳孔变化范围内基本保持稳定。
附图说明
图1是分区非球面人工晶状体光学部的侧视图；
图2是分区非球面人工晶状体的结构图；
图3是不同距离下本申请在ISO-11979模型中的SnellenE模拟图；
图4是明视觉条件下，ISO-11979模型中像面上MTF焦移曲线；
图5是暗视觉条件下，ISO-11979模型中像面上MTF焦移曲线；
图6是不同瞳孔大小下的MTFa。
附图标记说明
1、光学部前表面；2、光学部后表面；3、中心中视区；4、中心远视区；5、中视区；6、远视区；7、支撑襻。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
实施例一
在本实施例一中，如图1所示，分区非球面人工晶状体的侧视图，此人工晶状体包括光学部前表面1和后表面2。光学部的直径为6mm,中心厚度为0.8mm,边缘厚度为0.3mm，基础光焦度为20D。人工晶状体整体是轴向对称的，所述光学部前或后表面为偶次非球面,面型可表述为：
其中，c为非球面顶点处的曲率，r为非球面上任一点到光轴的径向距离，k为二次曲面系数，α1～α8依次为从2阶到16阶的非球面系数。本实施例使用了前五项非球面系数。
如图2所示，为本实施例一的分区非球面人工晶状体的结构图，包括两个支撑襻和光学部分；两个支撑襻用于支撑固定光学部分，厚度为0.2mm～0.3mm，光学部分包括前表面和后表面，将光学部分分成四个不同区域，分别为：中心中视区3、中心远视区4、中视区5、远视区6。从中心区域向外第一个用于视中的区域称为中心中视区，第一个用于视远的区域称为中心远视区，第二个用于视中的区域称为中视区，第二个用于视远的区域称为远视区。中心中视区3半径为0.5mm～1.5mm，中心远视区4半径为1mm～2mm，中视区5半径为1.5mm～2.5mm，远视区6半径为2.5mm～3mm。四个区域有独立的曲率半径、二次项系数和非球面系数。中视区有一定的附加光焦度，在0D～+1.5D范围内。
在本实施例中一前表面各区域的参数如表1所示，其中，R为表面曲率半径，Conic为圆锥系数，a2、a3、a4、a5为非球面系数，所述R的单位为毫米(mm)。进入人眼的光线，经过不同区域，聚焦于远焦点和中间焦点之间，从而达到远距离到中间距离视程连续。并且各区域间曲率变化小，过渡平滑，不会有图像跳变。
表1
| 区域 | R | Conic | a2 | a3 | a4 | a5 |
| 3 | 17.20110 | 33.47284 | 1.12483E-003 | -8.29790E-004 | 5.04082E-004 | 7.17493E-005 |
| 4 | 17.84234 | -15.46611 | -2.69222E-003 | 6.26433E-004 | -7.29484E-005 | 1.91914E-005 |
| 5 | 17.19010 | -1.29291 | 8.10937E-004 | -8.30941E-004 | 9.71661E-005 | -2.24251E-006 |
| 6 | 17.78318 | -8.67066 | -2.70571E-003 | 6.26433E-004 | -7.29484E-005 | -2.58248E-007 |
值得注意的是，本实施例不仅限于分布于前表面的分区，分区也不仅限于四区域，凡在前或/和后表面有交替用于视远视近区域设计的都在本申请保护范围内。
实施例二
在本实施例二中，研究表明，人眼瞳孔的大小和调节能力随年龄增长而减小，考虑到本申请面向的人群大多为老年人，其瞳孔直径小于正常水平且调节力不足，具体大小如表2所示.
表2
| 年龄(岁) | 白天(mm) | 夜晚(mm) | 变化(mm) |
| 20 | 4.7 | 8.0 | 3.3 |
| 30 | 4.3 | 7.0 | 2.7 |
| 40 | 3.9 | 6.0 | 2.1 |
| 50 | 3.5 | 5.0 | 1.5 |
| 60 | 3.1 | 4.1 | 1.0 |
| 70 | 2.7 | 3.2 | 0.5 |
| 80 | 2.3 | 2.5 | 0.2 |
故本实施例选取3mm作为明视觉条件下的瞳孔直径，4.5mm作为暗视觉条件下的瞳孔直径。
如图3所示将实施例一放入ISO-11979标准模型中，在不同距离下进行图像模拟情况，与单焦人工晶状体进行了对比，更直观地显示了植入后的成像情况，屈光度为物距的倒数，如0屈光度对应于无穷远的物距，1屈光度对应于1米物距，1.5屈光度对应于约0.67米物距。本实施例与单焦点人工晶状体进行对比，体现出实施例一扩展焦深的性能。
如图4所示明视觉条件下，不同模型中像面上MTF焦移曲线。横坐标为像方焦点移动距离，纵坐标为50lp/mm频率下的MTF值。横坐标的零点表示最佳远焦点位置。MTF(空间调制频率)直观的展示了人工晶状体的分辨率和对比度情况，与临床视觉效果相关，常作为评价人工晶状体好坏的标准。由图可知，本实施例从无穷远到0.8m的范围内、在50lp/mm的频率下，MTF的值均在0.05以上，满足日常生活需要。
如图5所示暗视觉条件下，不同模型中像面上MTF焦移曲线。横坐标为像方焦点移动距离，纵坐标为50lp/mm频率下的MTF值。横坐标的零点表示最佳远焦点位置。
如图6所示将本实施例放入ISO-11979标准模型中，在不同瞳孔大小下无穷远处的MTFa值。将0至50lp/mm频率范围内MTF值所围成的面积称为MTFa。有研究表明，MTFa的值与临床视敏度高度相关，故用此评价方法来作为本实施例的评价方法之一。MTFa的具体计算公式可表示为：
其中d确定空间频率(f)的采样大小，d取11p/mm。
综上，本申请的实施例提出的分区非球面人工晶状体及设计方法，所述人工晶状体在无穷远到0.8m的范围内，均具有良好的光学性能，且其成像性能基本不受瞳孔变化的影响，表明此款分区非球面人工晶状体具有扩展焦深的性能。
以上所述的实施例仅是对本申请优选方式进行的描述，并非对本申请的范围进行限定，在不脱离本申请设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本申请的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本申请权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种扩展焦深的分区非球面人工晶状体，其特征在于，包括：光学部分和支撑部分；
所述光学部分包括前表面和后表面；
所述支撑部分包括数个支撑襻。
2.根据权利要求1所述一种扩展焦深的分区非球面人工晶状体，其特征在于，所述光学部分直径为5.5mm～6mm，中心厚度为0.6mm～1.1mm，边缘厚度为0.2mm～0.4mm，基础光焦度为+10D～+30D。
3.根据权利要求1所述一种扩展焦深的分区非球面人工晶状体，其特征在于，所述前表面和所述后表面均为偶次非球面。
4.根据权利要求3所述一种扩展焦深的分区非球面人工晶状体，其特征在于，所述偶次非球面面型表述为：
其中，c为非球面顶点处的曲率，r为非球面上任一点到光轴的径向距离，k为二次曲面系数，α1～α8为各阶非球面系数。
5.根据权利要求3所述一种扩展焦深的分区非球面人工晶状体，其特征在于，所述前表面和所述后表面均为分区面型。
6.根据权利要求5所述一种扩展焦深的分区非球面人工晶状体，其特征在于，所述分区面型包括：中心中视区、中心远视区、中视区和远视区。
7.根据权利要求6所述一种扩展焦深的分区非球面人工晶状体，其特征在于，
所述中心中视区半径为0.5mm～1.5mm；
所述中心远视区半径为1mm～2mm；
所述中视区半径为1.5mm～2.5mm；
所述远视区半径为2.5mm～3mm。
8.根据权利要求6所述一种扩展焦深的分区非球面人工晶状体，其特征在于，所述中视区附加光焦度为0D～+1.5D。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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