KR100906084B1 - 생물물리학적 주기에 기인한 변동을 고려한 안구 수차 교정법 - Google Patents

생물물리학적 주기에 기인한 변동을 고려한 안구 수차 교정법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생물물리학적 주기에 기인하는 수차 변동을 고려한 눈의 파면 수차 교정법을 제공한다. 파면 수차의 이들 변동의 중간값에 대한 교정이 제공된다. 이러한 중간값은 전반적인 변화를 예상하기 위하여 파면 측정을 외삽함으로써 결정된다. 최종 교정은, 변화의 주파수 및 진폭 성분의 임상적 비교로부터 유도되는 가중식(weighting scheme)을 사용하여 결정한다.
생물물리학적 주기, 수차 변동, 파면 수차, 렌즈, 가중식

Description

생물물리학적 주기에 기인한 변동을 고려한 안구 수차 교정법{Ocular aberration correction taking into account fluctuations due to biophysical cycles}
본 발명은 안구 수차 교정법(ocular aberration correcrtoin)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 생물물리학적 주기에 기인하는 수차의 변동을 고려한 눈의 파면 수차 교정법을 제공한다.
파면 센서를 사용하여 눈의 수차를 측정하는 기술 및 장치가 공지되어 있다. 공지된 장치는 안구의 광학적 파면을 측정하거나, 평가하거나, 내삽하거나 계산한다. 이어서, 수차 측정치는 광로차(optical path difference)로서 공지된, 지정된 평균 구면값 이상 및 이하인 고저도(elevation map)를 제공하는 높이차로 수학적으로 전환된다. 수차 교정은 광로차 또는, 안구 수차에 기인하는 변형을 상쇄하는 수차 역 필터(inverse filter)의 도입에 의해 제공될 수 있다. 이들 교정을 안과용 렌즈의 디자인에 포함시켜 시력 교정을 제공할 수 있다.
파면 측정치를 토대로 하는 수차 교정의 단점은 생물물리학적 주기에 의해 유발되는 시간의 경과에 따른 수차의 변동이 고려되지 않는다는 점이다. 따라서, 파면 수차 측정치를 토대로 하여, 안과용 렌즈의 고안시 생물물리학적 주기를 고려하는 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 안구 파면 수차에 대한 교정치를 계산하는 경우에 생물물리학적 주기에 기인한 안구 파면 수차 측정시 변동을 고려하는 방법, 및 이러한 방법을 사용하여 제조한 안과용 렌즈를 제공한다. 본 방법은 수차에 대한 정확한 교정치를 계산하는데 사용하기 위한 반복가능하고 신뢰할 수 있는 측정법을 제공한다.
한 양태로, 본 발명은 a) 계산적으로 충분한 양의 시간 동안, 개개인의 눈의 안구 파면 수차 측정치를 수득하는 단계; b) 안구 파면 수차 측정치의 주기적 변화에 대한 주파수 성분 및 진폭 성분을 결정하는 단계 및 c) 주기적 변화를 고려하여 개개인의 눈의 하나 이상의 안구 파면 수차에 대한 안구 파면 수차 교정치를 계산하는 단계를 포함하거나, 이러한 단계들로 필수적으로 이루어지거나, 이러한 단계들로 이루어진 개개인의 시력 교정법의 고안 방법을 제공한다. 다른 양태로, 본 발명은 본 발명의 방법을 사용하여 제조한 안과용 렌즈를 제공한다.
"안과용 렌즈"는 안경 렌즈, 콘택트 렌즈, 안구내 렌즈 또는 온레이 렌즈(onlay lens) 등을 의미한다. 바람직하게는, 본 발명의 렌즈는 콘택트 렌즈이다. "안구 파면(ocular wavefront)"이란 눈으로부터 발생되는 파면을 의미한다. "안구 파면 수차"란 완전한 파면과 비교하여, 눈으로부터 발생되는 파면 간의 차를 의미한다. 수차 측정을 수행하기 위한 장치에는 아베로스코프(aberroscope), 점 또는 선 스프레드(spread)에 의한 안구 변조 전달 함수를 측정하는 장치, 또는 안구 파면을 측정하거나, 평가하거나, 내삽하거나, 계산하는 유사 장치가 포함되나, 이에 제한되지 않는다. 사용되는 장치는 생물물리학적 주기에 기인한 수차 변동을 포착할 수 있는 감도를 가져야 한다. 적절한 장치는, 예를 들면, 모델 G200(제조원: Wavefront Sciences, Inc.)으로서 시판되고 있다.
본 발명을 통해, 주기적 변화 또는 변동이 개개인의 순환 및 호흡 주기를 의미하는 생물물리학적 주기와 상호관련이 있는 개개인의 눈의 고차수 및 저차수 파면 수차 측정시 발생된다는 것이 발견되었다. 이들 변화는 개개인의 시각에 대해 분명한 효과를 갖지 않기 때문에, 수차 교정은 최대 변화를 사용하여 수행해서는 안된다. 오히려, 교정은 파면 수차 변화의 중간 값이어야 한다. 이러한 중간값은 주기적 변화의 존재를 가정하고, 파면 측정은 전반적인 변화를 예상하는 지식을 사용하여 외삽하는 경우에 용이하게 측정된다. 그 다음에, 개개인의 최종 교정은 변화의 주파수 및 진폭 성분의 임상적 비교로부터 유도되는 가중식(weighting scheme)을 사용하여 결정할 수 있다.
본 발명의 방법의 초기 단계에서, 개개인의 안구 파면 수차는 계산적으로 충분한 양의 시간 동안 수득되거나 측정된다. "계산적으로 충분한 양의 시간(computationally sufficient amount of time)"이란 안구 파면 수차 측정이 생물물리학적 주기에 기인한 파면 수차 변동의 양을 측정하기에 충분한 기간 동안 수행됨을 의미하며, 이 양은 변동의 주파수 및 진폭 성분의 계산을 허용한다. 이 기간은 바람직하게는 완전한 호흡 및 순환 주기를 포함하는 주기를 의미하는, 하나 이상의 완전한 생물물리학적 주기를 포착하거나, 이를 완결시키기기에 충분하다.
예를 들면, 개개인에 대한 수차 측정은 파면 수차에 대한 순환(또는 펄스) 주기 효과를 샘플링하기 위하여 5 ㎐에서 10개의 상을 포착함으로써 수행할 수 있고, 35초 동안 총 20개의 상에 대한 호흡 주기 효과를 샘플링하기 위하여 0.3 ㎐에서 추가로 10개의 상을 포착한다. 일반적으로, 35초 동안 약 20개의 상은 적어도, 파면 변화의 주파수 및 진폭 성분을 계산하는데 필요한 최소량의 데이터를 제공한다. 그러나, 구체적 양은 측정할 개개인에 따라 좌우된다.
또한, 개개인의 집단의 안구 파면 측정의 충분한 샘플은, 일반적으로 변동이 나타내는 방식을 측정하기 위하여 제조될 수 있다. 이 정보를 사용하면, 집단의 변화 커브에 대해 개개인이 속한 곳이 어디인지를 결정하기 위하여 개개인에 대한 충분한 파면 데이터 포인트를 측정하기 위한 기간 동안 알려지지 않은 개개인의 안구 파면 수차 측정만을 수행하면 된다. 일반적으로, 호흡 및 순환 주기 각각마다 약 5 내지 약 10개의 포인트가 충분한 포인트 수이다. 필요한 나머지 데이터는 집단 샘플을 토대로 하여 이전 특징으로부터 추론될 수 있다. 예를 들면, 각 주기의 결여된 포인트가 내삽되거나, 측정되지 않은 주기의 일부가 내삽될 수 있다.
파면 수차 측정을 위하여, 측정할 눈을 확장시키거나 마비시키지 않는다. 또한, 바람직하게는, 파면 데이터는 상의 형태로 기록한다. 소프트웨어를 사용하여 파면 상을 적절한 형태로 해독하고, 이를 기록하는 경우에 표 형태로 나타낼 수 있다. 적절한 소프트웨어에는 컴플릿 라이트 어낼러시스 소프트웨어-2D(Complete Light Analysis Software-2D) 및 컴플릿트 오프탤믹 어낼러시스 소프트웨어(Complete Ophthalmic Analysis Software)(제조원: Wavefront Science)가 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 선택되는 적절한 형태는 데이터의 의도하는 용도에 따라 좌우된다. 예를 들면, 원자료는 테일러(Taylor) 또는 제르니케(Zernike) 다항식, 계산된 임상 굴절 데이터 및 이소-파워(iso-power), 3차원 의사-색상(pseudo-color)으로 해독될 수 있고, 광로차 고저(elevation) 그래프를 생성할 수 있다.
본 발명의 방법의 다음 단계에서는, 안구 파면 수차 측정시 각각의 주기적 변화에 대한 주파수 및 진폭 성분을 용이한 방법으로 측정한다. 예를 들면, 수차는 계수가 시간이 경과함에 따라 변하는 방식을 분석하기 위하여 개별적으로 고속 푸리에 변환(fast Fourier transform)에 적용되는 제르니케 계수로서 나타낼 수 있다. 그 다음에, 변환 값은 히스토그램으로 조합하고, 히스토그램으로부터 가장 가능성있는 시기가 계수중 우세 기간이다. 대부분의 경우에, 두 기간이 존재하는데, 하나는 고속 순환 리듬이고, 다른 하나는 저속 호흡 리듬이다. 진폭은 원자료의 최대 및 최소값으로부터 직접 측정한다.
이어서, 안구 파면 수차 교정치는 주기적 변화를 고려하여 계산한다. 이 단계에서, 개개인의 주파수 성분의 가중 합은 수차 교정을 수행하는데 사용한다. 여러 방법이 이를 수행하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 모든 측정치를, 측정 간격에 대해 평균을 내거나, 적분할 수 있다. 평균화의 가장 간단한 형태로, 상을 누적하는데, 예를 들면, 35초 동안 20개의 상을 누적한다. 디포커스(defocus)의 3차항에 대한 제르니케 항, 45 및 90도 비점수차, 콤마-x, 콤마-y, 트레포일 비점수차(trefoil astigmatism) 및 구면 수차를 계산하여, 7세트의 20개 데이터 포인트가 수득되었다.
개개인은 실제 디포커스 및 비점수차 값을 수득하기 위하여 임상적으로 굴절시키며, 시력에 대한 이들 실제 값을 파면 측정치와 비교한다. 이는 개개인의 시력 시스템이 주기적 변화를 다루는 방식을 정의할 수 있도록 한다. 또한, 집단은, 주기적 변화를 다루는 개개인의 시력 시스템이 예상될 수 있는 데이터를 생성하도록 굴절시킬 수 있다. 단지, 구면, 비점수차 및 각도만을 임상적으로 측정할 수 있다. 그러나, 보다 높은 차수의 수차가 동일한 방법으로 시력 시스템에 의해 조절될 수 있음을 가정할 수 있다.
임상적 데이터와 파면 데이터간의 통계학적 상관관계가, 안구 파면 수차 데이터를 시간의 함수로서 평균을 내는 경우에 최상의 상관관계가 형성됨을 나타낸다면, 산술평균을 각 세트에 대해 계산할 수 있고, 그 평균값은 수차 교정을 위해 사용될 수 있다. 또는, 통계학적 상관관계는 임상적 연구와 파면 데이터를 최상으로 연결시키는 또 다른 함수를 발견하는데 사용될 것이다.
수차 측정치는 수학적으로 높이차로 전환됨으로써, 광로차로서 공지된, 지정된 평균 구면값 이상 및 이하인 고저도를 제공한다. 수차 교정은 광로차, 또는 안구 수차로 인한 변형을 상쇄하는 수차 역 필터를 도입시킴으로써 제공된다.
전환된 차이는, 예를 들면, 교정 렌즈의 광학적 효과를 고려한 렌즈 디자인 프로그램에 입력시킴으로써, 착용자를 위한 안구용 렌즈에 대한 디자인을 제공하는데 사용될 수 있다. 수차 교정은 렌즈의 전면 또는 배면이나, 전면과 배면 모두에 대해 수행될 수 있다. "안과용 렌즈"는 안경 렌즈, 콘택트 렌즈, 안구내 렌즈, 각막 이식 렌즈 및 온레이 렌즈 등 또는 이들의 조합을 의미한다. 바람직하게는, 본 발명의 렌즈는 콘택트 렌즈이다. 수차 교정은 안과용 렌즈의 전면 또는 배면이나, 이둘 모두에 대해 수행될 수 있다. 본 발명에 유용한 콘택트 렌즈는 하드 또는 소프트 렌즈일 수 있다. 이러한 렌즈를 제조하기에 적합한 재료로 제조된 소프트 콘택트 렌즈가 바람직하게는 사용된다. 수차 교정은 안과용 렌즈의 전면 또는 배면이나, 이둘 모두에 대해 수행될 수 있다.
또한, 콘택트 렌즈는, 렌즈 착용자 각막의 역 토포그래피(inverse topography) 고저도를 전면, 즉 물체 면, 또는 배면, 즉 안구면에 삽입시킬 수 있다. 개개인의 각막 토포그래피는 제한없이, 각막 토포그래퍼의 사용을 포함한 공지된 방법에 의해 결정될 수 있다. 소프트 콘택트 렌즈 제조에 있어서, 처음에 고저 데이터를 고정되지 않은 상태의 렌즈 모델에 적용시킨다. 이어서, 당해 데이터를, 렌즈를 눈에 착용할 때 소프트 렌즈 굴곡(flexure), 또는 랩(wrap)을 고려하여 변환시킨다. 따라서, 각막 및 랩의 고저 효과는 모두 각막 토포그래피 데이터를 사용하는 경우에 설명된다. 그 다음에, 굴곡 변환 데이터를 CNC 그리드(grid) 패턴으로 맵핑시킬 수 있고, 렌즈 또는 주형 기구 표면을 제조하는데 사용할 수 있다.
본 발명의 안과용 렌즈는 안과용 렌즈 제조에 대해 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 콘택트 렌즈는 제한없이, 본 발명의 렌즈를 형성하는데 사용되는 다이아몬드-터닝(diamond-turning) 금형을 포함하는 통상의 방법에 의해 형성될 수 있다. 이어서, 적절한 액체 수지를 금형 사이에 가한 다음에, 압착시키고, 수지를 경화시켜 본 발명의 렌즈를 형성시킨다. 또한, 콘택트 렌즈 표면은 렌즈 버튼으로 다이아몬드-터닝시킬 수 있다.
안과용 렌즈를 제조하는데 적합한 공지된 재료가 본 발명의 렌즈를 제조하는데 사용될 수 있다. 바람직한 콘택트 렌즈 양태의 경우에, 본 발명의 렌즈를 형성하는데 유용한 재료는 하드 또는 소프트 콘택트 렌즈의 제조시 사용되는 공지된 재료일 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 렌즈를 형성하는데 선택되는 재료는 소프트 콘택트 렌즈를 형성하는데 적합한 재료이다. 본 발명의 방법을 사용하여 이러한 콘택트 렌즈를 형성하는데 적합한 재료에는 실리콘 탄성중합체, 본 명세서에 참조로 인용된 미합중국 특허 제5,371,147호, 제5,314,960호 및 제5,057,578호에 기술된 것 등을 포함하는 실리콘 함유 마크로머(macromers); 하이드로겔, 실리콘-함유 하이드로겔 등 및 이들의 조합이 포함되나, 이에 제한되지 않는다. 보다 바람직하게는, 표면은 실록산이거나, 또는 폴리디메틸 실록산 마크로머, 메타크릴옥시프로필 폴리알킬 실록산 및 이들의 혼합물, 실리콘 하이드로겔 또는 에타필콘 A와 같은 하이드로겔을 포함하는 실록산 작용기를 함유한다.

Claims (14)

  1. a) 개인의 완전한 호흡 주기 및 순환 주기를 포함하는 하나의 생물물리학적 주기의 시간 동안, 개개인의 눈의 안구 파면 수차 측정치를 수득하는 단계; b) 안구 파면 수차 측정치의 주기적 변화에 대한 주파수 성분 및 진폭 성분을 결정하는 단계 및 c) 주기적 변화를 고려하여 개개인의 눈의 하나 이상의 수차에 대한 안구 파면 수차 교정치를 계산하는 단계를 포함하는, 개개인의 시력 교정법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 단계 b)가 (i) 안구 파면 수차를 제르니케 계수(Zernike coefficients)로서 나타내고, (ii) 제르니케 계수를 고속 푸리에 변환에 적용시킨 다음, (iii) 변환 값을 기본으로 하여 히스토그램을 작성함으로써 수행되는, 개개인의 시력 교정법.
  4. 제1항에 있어서, 단계 c)가 안구 파면 수차의 교정을 성취하기 위하여 렌즈의 전면의 고저(elevation) 변화, 또는 배면의 고저 변화, 또는 전면과 배면 모두의 고저 변화를 삽입시키는 단계를 추가로 포함하는, 개개인의 시력 교정법.
  5. 제1항에 있어서, 렌즈의 배면을 개개인의 각막 토포그래피에 일치시키는 단계 d)를 추가로 포함하는, 개개인의 시력 교정법.
  6. 제1항에 있어서, 렌즈의 전면을 개개인의 각막 토포그래피에 일치시키는 단계 d)를 추가로 포함하는, 개개인의 시력 교정법.
  7. 제5항에 있어서, 안구 파면 수차의 교정을 성취하기 위하여 렌즈 전면의 고저 변화를 삽입시키는 단계를 추가로 포함하는, 개개인의 시력 교정법.
  8. 제6항에 있어서, 안구 파면 수차의 교정을 성취하기 위하여 렌즈 전면의 고저 변화를 삽입시키는 단계를 추가로 포함하는, 개개인의 시력 교정법.
  9. 제1항의 방법에 의해 제조되는 안과용 렌즈.
  10. 제1항의 방법에 의해 제조되는 콘택트 렌즈.
  11. 제5항의 방법에 의해 제조되는 콘택트 렌즈.
  12. 제6항의 방법에 의해 제조되는 콘택트 렌즈.
  13. 제7항의 방법에 의해 제조되는 콘택트 렌즈.
  14. 제8항의 방법에 의해 제조되는 콘택트 렌즈.
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