ES2316795T3 - Superficies oftalmicas generadas a medida de un frente de ondas. - Google Patents

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ES2316795T3 ES03749576T ES03749576T ES2316795T3 ES 2316795 T3 ES2316795 T3 ES 2316795T3 ES 03749576 T ES03749576 T ES 03749576T ES 03749576 T ES03749576 T ES 03749576T ES 2316795 T3 ES2316795 T3 ES 2316795T3
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Abstract

Un método para determinar un parámetro de superficie de la superficie anterior de una lente seca de contacto de corrección a medida, diseñada para operar a 555 nm que comprende: a) ajustar una lente de prueba sobre el ojo del paciente; b) realizar una medición del frente de ondas a través de una región de la zona óptica central de la lente de prueba, y en una localización del plano de medición seleccionada usando una longitud de onda de medición conocida; c) determinar la magnitud y dirección de rotación de la lente de prueba sobre el ojo del paciente; d) corregir la medición de la aberración del frente de ondas si es necesario para compensar la pérdida de alineación inducida por el dispositivo de medición en la medición; caracterizado porque el método además comprende las etapas de: e) determinar la corrección refractiva de desenfoque en base a la medición de la aberración; f) determinar la aberración cromática para la corrección de enfoque; g) determinar una corrección del desplazamiento de potencia para tener en cuenta las diferencias entre una localización de la superficie de corrección de dicha superficie de corrección oftálmica y la localización del plano de medición; h) convertir la medición de la aberración de una deformación del frente de ondas a una deformación de la superficie de la lente húmeda; y i) modificar el parámetro de deformación de la lente húmeda para obtener los parámetros de deformación de la lente seca correspondiente, de modo que dicho parámetro de superficie de la superficie anterior de la lente de contacto seca de corrección a medida se determina a partir de dicha medición de aberración del frente de ondas del ojo.

Description

Superficies oftálmicas generadas a medida de un frente de ondas.
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1. Campo de la invención
La presente invención se dirige en general al campo de la corrección oftálmica de la visión, y más específicamente a superficies oftálmicas generadas a medida de un frente de ondas.
2. Descripción de la técnica relacionada
Un medidor de aberraciones oculares, tal como el analizador de frentes de ondas Zywave® (Bausch & Lomb Incorporated, Rochester, Nueva York) mide la aberración del frente de ondas existente en el ojo de un paciente en el plano de entrada de la pupila del ojo. Esto se realiza inyectando un haz estrecho de un láser de energía infrarroja dentro del ojo de un paciente a lo largo del eje visual del paciente. La longitud de onda del haz de medición del Zywave es de 780 nm. La energía láser refleja de forma difusa la fóvea del paciente y pasa de vuelta a través del ojo cubriendo completamente la pupila física del paciente. Las componentes ópticas del medidor de aberración retransmiten la imagen de la pupila física, que es por definición la entrada de la pupila, sobre un sensor del frente de ondas Hartmann-Shack (HSWFS). El HSWFS muestrea el frente de ondas a intervalos conocidos y un ordenador calcula una descripción matemática completa de la aberración del frente de ondas existente del paciente. En el caso del Zywave, la descripción matemática de las aberraciones del frente de ondas es en la forma de polinomios Zernike por notación de Born & Wolfs (Born & Wolfs, Principles of Optics, sexta edición, Prensa de la Universidad de Cambridge (1980)). Esta aberración del frente de ondas puede usarse para diseñar una solución de corrección a medida para el paciente, que puede llevarse a cabo mediante una lente de contacto, unas gafas, una IOL, una lente incrustada, o cirugía refractiva láser.
Un método de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y un aparato de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 11 se conocen a partir del documento WO 02/22004.
Sumario de la invención
La invención se dirige a un método, un medio que se puede leer por un dispositivo y un aparato para la determinación de los parámetros de la superficie anterior o posterior de una superficie de corrección oftálmica (por ejemplo, las lentes de contacto a medida "CCL"; IOL a medida) a partir de la medición de la aberración del frente de ondas de un ojo. La invención se define en las reivindicaciones independientes.
Breve descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos, que se incorporan al documento y constituyen una parte de esta memoria descriptiva, ilustran las realizaciones de la presente invención y junto con la descripción, sirven para explicar los objetos, ventajas y principios de la invención, en los dibujos,
la Figura 1 es un diagrama de flujo de un proceso de acuerdo con un método que no es parte de la invención;
la Figura 2 es un diagrama de flujo de un proceso de acuerdo con la invención;
la Figura 3 es una copia de una imagen de medición de un ojo de un sensor de frente de ondas que ilustra el centrado de la medición del frente de ondas sobre la zona óptica (OZ) de una lente; y
la Figura 4 es un croquis de una configuración hardware de la invención.
Descripción detallada de una realización preferida
La siguiente descripción detallada se muestra en términos de los datos obtenidos por un analizador de frente de ondas Zywave (Bausch & Lomb Incorporated, Rochester, NY), sin embargo, se debe apreciar que la invención no está limitada a este modo, cualquier representación matemática precisa de una aberración de un frente de ondas sería adecuada para poner en práctica la invención. El Zywave incorpora un sensor de frente de ondas Hartmann-Shack (HSWFS) para medir la aberración del frente de ondas existente en el ojo de un paciente en el plano de entrada de la pupila del ojo. La fuente de iluminación de la retina en el Zywave es un diodo láser que emite una luz que tiene una longitud de onda de 780 nm. La energía láser se refleja de forma difusa desde la fóvea del paciente y pasa de vuelta a través del ojo y dentro del HSWFS. El HSWFS muestrea el frente de ondas a intervalos conocidos y un ordenador calcula una descripción matemática de la aberración del frente de ondas como un conjunto de 18 coeficientes Zernike (de T_{3} hasta T_{20}) medidos en micras. Otros datos suministrados por el Zywave incluyen el radio de normalización (R_{N}) medido en milímetros, la identificación del ojo del paciente (izquierdo o derecho), la potencia de la esfera equivalente (S_{E}), y cuando sea aplicable, el ángulo de rotación (\delta) medido en grados de una lente de prueba portada por un paciente durante la medición. La potencia de la esfera equivalente se define por la ecuación
S_{E} = [R_{N}^{2} + (2*raizcuadrada(3)*T_{3})^{2}] + (2*2*raizcuadrada(3)*T_{3}),
donde T3 representa el cuarto término Zernike en la notación de Born & Wolf.
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La Figura 1 muestra las etapas del flujo del proceso de un algoritmo 100 para determinar un parámetro de superficie de una superficie de corrección oftálmica a medida a partir de una medición de la aberración del frente de ondas en un ojo. En la etapa 110, la medición de la aberración del frente de ondas de un ojo de un paciente se obtiene en una localización del plano de medición conocida y una longitud de onda de medición conocida. La localización del plano de medición preferida es el de entrada de la pupila del ojo del paciente, y la longitud de onda de medición preferida es de 780 nm de modo que afecta mínimamente la fijación del paciente y el tamaño de la pupila. Como se ha mencionado anteriormente, el Zywave calcula la aberración del frente de ondas en la forma de los polinomios Zernike de Born & Wolf. En una realización preferida los polinomios Zernike se representan por la notación de "Fringe" o de la Universidad de Arizona (véase la Guía de Usuario de Zemax, Versión 10.0, páginas 124 -126). Dos diferencias entre la notación de Arizona y la notación de Born & Bolf son que los términos del polinomio se ordenan de forma diferente y que la notación B&W usa términos de normalización escalar en lugar de términos de un polinomio. A continuación se muestran los primeros 11 términos de cada notación.
1
2
En la etapa 120, se corrige la pérdida de alineamiento de la imagen. La aberración del frente de ondas a la entrada de la pupila del paciente se gira 180º antes de que alcance el HSWFS. De este modo los coeficientes Zernike deben modificarse para tener en cuenta esta rotación. Esto se hace multiplicando todos los coeficientes que dependen de un número impar de \theta por - 1. Los coeficientes que no dependen de \theta o dependen de un número para de \theta no se modifican.
En la etapa 130, la potencia de la esfera equivalente, S_{E}, se calcula mediante
S_{N} = [R_{N}^{2} + (2*raizcuadrada(3)*T_{3})^{2}] + (2*2*raizcuadrada(3)*T_{3}),
donde T3 representa el cuarto término Zernike en la notación de Born & Wolf. Sin embargo, la longitud de onda de la medición 780 mm enfoca más profundamente dentro del ojo que la luz de 555 nm, que es el centro de la región de las longitudes de onda para la visión humana normal. De este modo el Zywave mide erróneamente la corrección necesaria de un paciente en +0,45 D de diferencia con su corrección necesaria real. Esta corrección se realiza en la etapa 140. El ajuste de potencia correcto se representa como B = S_{E} - 0,45. El desenfoque se define principalmente por el cuarto término Zernike T_{3}, por lo tanto T3 debe modificarse para tener en cuanta esta aberración cromática conocida. Si se han recogido los datos biométricos oculares, entonces el desplazamiento de desenfoque de 0,45 D para convertir de 780 nm a 555 nm podría optimizarse para pacientes individuales sobre la base de caso por caso. La biometría ocular incluye la topografía corneal o queratometría, la longitud axial del ojo, y opcionalmente el grosor de la lente del cristalino. A partir de estas mediciones, puede realizarse un cálculo más preciso de la aberración cromática longitudinal.
En la etapa 150, el algoritmo tiene en cuenta el desplazamiento de potencia debido a la medición teniendo en cuanta la entrada de la pupila del paciente pero la corrección se hace en la superficie de corrección oftálmica, tal como la superficie corneal modificada, una superficie de la lente de contacto a medida, una superficie de la IOL a medida, una superficie de la lente incrustada a medida, o una superficie de las gafas.
En un aspecto preferido de la realización descrita anteriormente, el método se dirige a determinar un parámetro de la superficie anterior de una CCL de forma seca diseñada para funcionar a 555 nm, a partir de la medición de la aberración del frente de ondas de un ojo. El método 200 se muestra en la Fig. 2. Las etapas del proceso 110 hasta 150 permanecen sin cambios pero la corrección se hace en la superficie anterior de la lente de contacto. El perfil de combado 3-D de la superficie anterior de una lente seca de contacto de corrección a medida se describe por la ecuación:
Combado 3 - D = (r^{2}/R_{d})/(1 + raizcuadrada(1-r^{2}/R_{d}^{2})) + \sum (Z_{i}P_{i})
donde r es la coordenada radial, R_{d} es el radio seco de la superficie anterior, Zi es el conjunto de coeficientes Zernike, Pi es el conjunto de polinomios Zernike, y i \in [4, 27]. Los coeficientes y los polinomios Zernike están en la notación de Fringe o de la Universidad de Arizona.
La entrada de la pupila de un ojo humano típico está localizada a 3,1 mm desde la superficie anterior de la córnea dentro del ojo. Una lente de contacto típica a medida tiene un grosor central de 0,16 mm. De este modo, la corrección se localiza a una distancia de 3,26 mm desde la entrada de la pupila, y esta distancia produce un ligero desplazamiento de la potencia entre el error de potencia medido y la potencia de corrección. Este desplazamiento se explica por la siguiente ecuación, donde B es la potencia medida y C es la potencia de corrección localizada a 3,26 mm de distancia desde el plano de medición.
C = B - 0,00326*B^{2}
En la etapa 160, los coeficientes Zernike se convierten desde las deformaciones del frente de ondas en las deformaciones de la superficie de la lente húmeda. Todos los coeficientes se dividen por (n-1), donde n es el índice de refracción del material de la lente de contacto húmeda a 555 nm.
En la etapa 170, el algoritmo modifica los parámetros de la superficie para invertir matemáticamente la expansión inducida por la hidratación que van desde los parámetros de la lente húmeda a los parámetros de la lente seca. Todos los coeficientes se dividen por un factor de expansión de combado (exp_combado) obtenido empíricamente para el material de la lente. El radio de normalización se divide por el factor de expansión del diámetro (exp_diámetro) obtenido empíricamente. Ambos factores varían típicamente entre aproximadamente el 4% y el 35% dependiendo del material de la lente.
Un resumen de los Coeficientes Zernike Modificados y el Radio de Normalización se presenta como sigue:
N_{R}' = N_{R}/exp_diámetro
Z4 = T3'*raizcuadrada(3)/(n - 1)/1000/exp_combado
Z5 = T5*raizcuadrada(6)/(n-1)/1000/exp_combado
Z6 = T4*raizcuadrada(6)(n - 1)/1000/exp_combado
Z7 = T7*(-1)*raizcuadrada(8)/(n-1)/1000/exp_combado
Z8 = T6*(-1)*raizcuadrada(8)/(n-1)/1000/exp_combado
Z9 = T10*raizcuadrada(5)/(n-1)/1000/exp_combado
Z10 = T9*(-1)*raizcuadrada(8)/(n-1)/1000/exp_combado
Z11 = T8*(-1)*raizcuadrada(8)/(n-1)/1000/exp_combado
Z12 = T11*raizcuadrada(10)/(n-1)/1000/exp_combado
Z13 = T12*raizcuadrada(10)/(n-1)/1000/exp_combado
Z14 = T15*(-1)*raizcuadrada(12)/(n-1)/1000/exp_combado
Z15 = T16*(-1)*raizcuadrada(12)/(n-1)/1000/exp_combado
Z16 = (No usado actualmente)
Z17 = T13*raizcuadrada(10)/(n-1)/1000/exp_combado
Z18 = T14*raizcuadrada(10)/(n-1)/1000/exp_combado
Z19 = T17*(-1)*raizcuadrada(12)/(n-1)/1000/exp_combado
Z20 = T18*(-1)*raizcuadrada(12)/(n-1)/1000/exp_combado
Z21 = T23*raizcuadrada(14)/(n-1)/1000/exp_combado
Z22 = T22*raizcuadrada(14)/(n-1)/1000/exp_combado
Z23 = (No usado actualmente)
Z24 = (No usado actualmente)
Z25 = (No usado actualmente)
Z26 = T19*(-1)*raizcuadrada(12)/(n-1)/1000/exp_combado
Z27 = T20*(-1)*raizcuadrada(12)/(n-1)/1000/exp_combado
\vskip1.000000\baselineskip
En un aspecto de ejemplo de la realización preferida, el paciente se ajusta con una lente de prueba esférica con lastre en prisma o en la periferia de una geometría conocida. La potencia de la lente de prueba puede ser plana o puede igualar la refracción esférica equivalente del paciente. Esta última es la más preferida. La lente de prueba estará hecha preferiblemente del mismo material que la CCL. La curva base de la lente de prueba, posiblemente elegida para incluir una pluralidad de curvas base, se calibrará para las necesidades del paciente, de forma similar a la CCL. La aberración del frente de ondas se mide mientras que el paciente lleva la lente de prueba. La medición está centrada sobre el centro de la OZ de la lente de prueba, que es donde se centrarán las modificaciones de la lente a medida. Esta etapa se representa en 105 en la Figura 2. La medición de este modo tiene en cuenta efectos tales como, por ejemplo la inclinación y el descentramiento de la lente, la deformación de la lente cuando se adhiere a la córnea, el efecto de la película lacrimal, la rotación de la lente, etc. A menudo es difícil ver la OZ sobre un lente cuando el paciente la está llevando, lo mismo que cuando se está viendo la lente con la cámara del medidor de aberración. Además, en las lentes con lastre en prisma, la OZ está descentrada con respecto al centro geométrico de la lente. De este modo es preferible marcar la OZ de forma que será visible cuando se ve a través del sensor del frente de onda. En un aspecto preferido, la lente de prueba ilustrada en la Fig. 3 tiene un índice con una marca de torno 304 en la forma de un anillo que tiene un diámetro interior seco de 7,3 mm, que está centrado sobre la OZ de la lente. El anillo se hizo con una herramienta de corte con un radio de punta de 1 mm. Otras dimensiones del anillo o marcas de índice hechas por cortes del torno, inscripción láser, u otros medios conocidos en la técnica también pueden proporcionar marcas de centrado adecuadas. Las retículas móviles 306 en el dispositivo del sensor del frente de ondas están centradas sobre el haz de medición del frente de ondas, y la marca de índice circular variable 308 está centrada en las retículas. El diámetro del anillo 308 se cambia hasta que coincide con la marca del anillo de torno 304. De este modo se centra la medición de frente de ondas sobre la OZ de la lente de ensayo. En la Figura 3, el pequeño círculo 310 muestra la localización de entrada del haz de medición sobre el ojo, pero no es relevante para el entendimiento de la invención actual. Asimismo, las manchas brillantes 312 son reflejos del LED del instrumento desde la córnea y no son relevantes para la invención actual. Como alternativa, la OZ de la lente de prueba puede rodearse con un anillo o puntos de una tinta indeleble, aprobada por la FDA colocada cada 15 o 30 grados sobre la lente en estado seco. Después de esto se mide la magnitud y dirección de rotación de la lente (a favor o en contra de las agujas de reloj) y se tiene en cuenta durante la fabricación de la lente. Las conversiones para los coeficientes marginales Zernike ajustados de la rotación en las unidades de lente seca son:
(Radio de normalización ajustado = radio de normalización)
A4 = Z'4
A5 = Z'5*cos(2*d) - Z'6*sen(2*d)
A6 = Z'5*sen(2*d) + Z'6*cos(2*d)
A7 = Z'7*cos(d) - Z'8*sen(d)
A8 = Z'7*sen(d) - Z'8*cos(d)
A9 = C'9
A10 = Z'10*cos(3*d) - Z'11*sen(3*d)
A11 = Z'10*sen(3*d) + Z'11*cos(3*d)
A12 = Z'12*cos(2*d) - Z'13*sen(2*d)
A13 = Z'12*sen(2*d) + Z'13*cos(2*d)
A14 = Z'14*cos(d) - Z'15*sen(d)
A15 = Z'14*sen(d) + Z'15*cos(d)
A16 = Z'16
A17 = Z'17*cos(4*d) - Z'18*sen(4*d)
A18 = Z'17*sen(4*d) + Z'18*cos(4*d)
A19 = Z'19*cos(3*d) - Z'20*sen(3*d)
A20 = Z'19*sen(3*d) + Z'20*cos(3*d)
A21 = Z'21*cos(2*d) - Z'22*sen(2*d)
A22 = Z'21*sen(2*d) + Z'22*cos(2*d)
A23 = Z'23*cos(d) - Z'24*sen(d)
A24 = Z'23*sen(d) + Z'24*cos(d)
A25 = Z'25
A26 = Z'26*cos(5*d) - Z'27*sen(5*d)
A27 = Z'26*sen(5*d) + Z'27*cos(5*d)
\vskip1.000000\baselineskip
La configuración hardware del dispositivo 400 de la invención se muestra en el diagrama de bloques de la Figura 4. Un medio legible por un dispositivo 410 incluye un algoritmo 420 (es decir, un conjunto calculable de etapas para conseguir el resultado deseado) para determinar un parámetro de superficie de la superficie de corrección oftálmica a partir de una medición del frente de ondas de un ojo, como se ha descrito con detalle anteriormente. El medio legible por el dispositivo puede tomar cualquier forma bien conocida tal como un disco o disquete, CD, DVD, guía de ondas, etc., que pueda transportar el algoritmo 420. El dispositivo 430 es preferiblemente un ordenador personal que está conectado a un aparato de mecanización de la superficie 440. Para una CCL, una IOL o una lente incrustada in vitro (todas 450), el aparato 440 es preferiblemente un torno multi-eje controlado numéricamente, tal como el torno Optoform 50/Variform® de (Precitech, Keene, N.H., Estados Unidos), un sistema de láser excimer de órganos. Para la cirugía refractiva de la córnea o una lente incrustada en vivo (todas 450), el aparato 440 preferiblemente es un sistema de láser excimer.
Aunque se han elegido diversas realizaciones ventajosas para ilustrar la invención, se entenderá por los especialistas en la técnica que pueden realizarse cambios y modificaciones sin apartarse del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (11)

1. Un método para determinar un parámetro de superficie de la superficie anterior de una lente seca de contacto de corrección a medida, diseñada para operar a 555 nm que comprende:
a) ajustar una lente de prueba sobre el ojo del paciente;
b) realizar una medición del frente de ondas a través de una región de la zona óptica central de la lente de prueba, y en una localización del plano de medición seleccionada usando una longitud de onda de medición conocida;
c) determinar la magnitud y dirección de rotación de la lente de prueba sobre el ojo del paciente;
d) corregir la medición de la aberración del frente de ondas si es necesario para compensar la pérdida de alineación inducida por el dispositivo de medición en la medición;
caracterizado porque el método además comprende las etapas de:
e) determinar la corrección refractiva de desenfoque en base a la medición de la aberración;
f) determinar la aberración cromática para la corrección de enfoque;
g) determinar una corrección del desplazamiento de potencia para tener en cuenta las diferencias entre una localización de la superficie de corrección de dicha superficie de corrección oftálmica y la localización del plano de medición;
h) convertir la medición de la aberración de una deformación del frente de ondas a una deformación de la superficie de la lente húmeda; y
i) modificar el parámetro de deformación de la lente húmeda para obtener los parámetros de deformación de la lente seca correspondiente,
de modo que dicho parámetro de superficie de la superficie anterior de la lente de contacto seca de corrección a medida se determina a partir de dicha medición de aberración del frente de ondas del ojo.
2. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de obtener una medición de medición de aberración del frente de ondas comprende generar un polinomio que describe la aberración que tiene unos coeficientes asociados.
3. El método de la reivindicación 2, en el que el polinomio es un polinomio Zernike.
4. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de obtener una medición de la aberración del frente de ondas comprende realizar la medición a una longitud de onda de 780 nm.
5. El método de la reivindicación 1, en el que el plano de medición conocido es el plano de entrada de la pupila del ojo del paciente.
6. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de corrección comprende corregir la rotación inducida por el dispositivo de la medición de la aberración.
7. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de determinar la corrección de aberración cromática comprende obtener y usar una medición biométrica ocular para optimizar la corrección de aberración cromática.
8. El método de la reivindicación 7, en el que la medición biométrica ocular incluye una de las siguientes: una medición topográfica de la córnea, una medición de queratometría, una medición de la longitud axial del ojo, y una medición del grosor de la lente del cristalino.
9. El método de la reivindicación 1, que comprende el ajuste de una lente de prueba con lastre de prisma o en la periferia.
10. Un medio legible por un dispositivo que incluye instrucciones ejecutables para realizar un algoritmo para determinar un parámetro de superficie de una superficie de corrección oftálmica a partir de la medición del frente de ondas de un ojo, en el que el algoritmo comprende el proceso de las etapas d) - i) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el algoritmo es para determinar una superficie anterior de una lente de contacto seca de corrección a medida, diseñada para operar a 555 nm.
11. Un aparato adaptado para determinar un parámetro de superficie de la superficie anterior de una lente de contacto seca de corrección a medida, que se diseña para operar a 555 nm, que comprende:
una lente de prueba que se ajusta sobre el ojo del paciente;
un medio para realizar una medición del frente de ondas a través de la región de la zona óptica central de la lente de prueba, y una localización del plano de medición seleccionado usando una longitud de onda de medición conocida;
un medio para determinar la magnitud y dirección de rotación de la lente de prueba sobre el ojo del paciente;
un medio para corregir la medición de la aberración del frente de ondas cuando sea necesario para compensar una pérdida de alineación inducida por el dispositivo de medición sobre la medición;
un medio para determinar una corrección refractiva de desenfoque en base a la medición de la aberración;
caracterizado porque dicho aparato comprende además:
un medio para determinar una corrección cromática de la aberración para la corrección de desenfoque;
un medio para determinar una corrección del desplazamiento de potencia para tener en cuenta las diferencias entre la localización de la superficie de corrección de dicha superficie de corrección oftálmica y la localización del plano de medición;
un medio para convertir la medición de la aberración a partir de la deformación del frente de ondas a una deformación de la superficie de la lente húmeda; y
un medio para modificar un parámetro de deformación de una lente húmeda para obtener un parámetro de deformación de la lente seca correspondiente de modo que dicho parámetro de superficie de la superficie anterior de la lente de contacto seca de corrección a medida se determina a partir de dicha medición de la aberración del frente de ondas de dicho ojo.
ES03749576T 2002-09-25 2003-09-10 Superficies oftalmicas generadas a medida de un frente de ondas. Expired - Lifetime ES2316795T3 (es)

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