KR101441870B1 - 잔여 조절을 이용하는 유수정체용 다중 초점 광학체를 이용한 중간거리 관찰 개선 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

하나의 양태에서, 본 발명은 시력을 교정하는 방법을 제공하며, 이 방법은 눈(32)의 자연, 수정체(34)에 의해 실행되는 잔여 조절을 결정하는 단계, 및 자연 수정체를 유지하면서 눈 안으로 이식을 위한, 원-초점 광학 굴절력(예를 들면, 약 -15 내지 약 +50 디옵터(D)의 범위 내) 및 부가 굴절력(예를 드면 약 1D 내지 약 4D의 범위 내)을 실행하는 다중 초점 인공 수정체(IOL)를 선택하는 단계를 포함한다. ILO의 추가 굴절력은, IOL 및 자연 수정체의 조합이 눈으로부터 약 30 cm 보다 먼 거리에서 물체를 관측하기 위해 약 20 cycle/degree의 공간 주파수에서 약 10% 보다 더 큰 시각적 대비를 제공하도록, 잔여 조절에 따라 선택된다.

Description

잔여 조절을 이용하는 유수정체용 다중 초점 광학체를 이용한 중간거리 관찰 개선 방법 및 장치 {IMPROVING INTERMEDIATE VISION WITH PHAKIC MULTIFOCAL OPTICS UTILIZING RESIDUAL ACCOMMODATION}

본 발명은 일반적으로 시력 교정을 위한 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인공 수정체(IOL)를 이용함으로써, 유수정체안(phakic eye)의 시력을 강화하기 위한 방법에 관한 것이다.

눈의 광학 굴절력(optical power)은 각막의 광학 굴절력 및 수정체의 광학 굴절력에 의해 결정되며, 수정체는 눈의 총 광학 굴절력의 약 1/3을 제공한다. 수정체는 투명하고 양면 볼록 구조물이며, 수정체의 곡률은 눈이 변화하는 거리에서 물체에 초점을 맞추도록 수정체의 광학 굴절력을 조정하기 위한 모양체근(ciliary muscle)에 의해 변화될 수 있다. 이러한 과정은 조절(accommodation)로서 알려져 있다. 사람이 노화될 때, 수정체는 확대 및 경화되어, 모양체근에 의한 수정체의 광학 굴절력 조절이 어렵게 된다. 이러한 눈의 조절 능력의 퇴화는 초기 증상이 근접한 물체를 보는데 어려운 노안으로서 알려져 있다.

따라서, 노안을 격는 개인들의 시력을 교정하고 강화하는 방법에 대한 요구가 있었다.

하나의 양태에서, 본 발명은 시력을 교정하는 방법을 제공하며, 이 방법은 눈의 자연(natural), 수정체에 의해 나타나는 잔여 조절을 결정하는 단계, 및 눈의 자연 수정체를 유지하며서 눈에 이식하기 위해, 원-초점 광학 굴절력(far-focus optical power)(또는 원-집속 굴절력)(예를 들면, 약 -15 내지 +50 디옵터(Diopter(D)의 범위 내) 및 부가 굴절력(added power)(예를 들면, 약 1 D 내지 약 4 D의 범위 내)을 나타내는 다중 초점 인공 수정체(IOL)를 선택하는 단계를 포함한다. IOL의 부가 굴절력은 잔여 조절에 따라(as afunction of) 선택되어 IOL 및 자연 수정체의 조절이 눈으로부터 약 30 cm 보다 더 먼 거리에서 물체를 관찰하기 위한 약 20 cycles/degree의 공간 주파수에서 약 10% 보다 큰 시각적 대비(visual contrast)를 제공하도록 한다.

관련된 양태에서, 시각적 대비는 통과-초점 변조 전달 함수(through-focus modulation transfer function)를, 예를 들면 선택된 방사 파장(예를 들면, 550 nm) 및 주어진 통공 크기(예를 들면, 3 mm)에서, 적용함으로써 결정될 수 있다.

또 다른 양태에서, IOL의 부가 굴절력은 약 1 D 내지 약 2.5 D의 범위 내의 값을 선택하여 IOL의 원-초점 굴절력(far-focus power)이 먼거리 관찰(distance vision)을 제공하도록 하며, IOL의 근-초점 굴절력(near-focus power)은 중간거리 관찰(intermidiate vision)을 제공하며 IOL의 근-초점 굴절력 및 자연 수정체의 잔여 조정은 근거리 관찰을 제공한다.

또 다른 양태에서, IOL의 부가 굴절력은 약 2.5 D내지 약 4.5 D의 범위 내에서 선택되어, IOL의 근-초점과 관련된 초점 심도의 조합은 중간거리 관찰을 제공하도록 한다.

다른 양태에서, 교정 버젼의 상기 방법에서, IOL의 근-초점과 관련된 초점 심도는 자연 수정체의 잔여 조절을 기초로하여 선택되어, 잔여 조정에 의한 부가 굴절력의 시프트(shift)는 약 20 cycles/degree의 공간 주파수에서 약 10% 보다 더 큰 시각적 대비를 구비하는 근거리 관찰을 초래한다.

추가의 양태에서, 시력을 교정하는 상술된 방법에서, IOL의 원-초점과 관련된 초점 심도는 자연 수정체의 잔여 조절을 기초로 하여 선택되어 자연 수정체의 잔여 조절에 의한 원-초점의 시프트는 약 20 cycles/degree의 공간 주파수에서 약 10% 보다 더 큰 시각적 대비를 구비하는 중간거리 관찰을 제공한다.

다른 양태에서, 본 발명은 유수정체안(phakic eyes) 내에 이식을 하기에 적절한 인공 수정체를 제공한다. 예를 들면, 이 같은 인공 수정체는 원-초점 및 근-초점을 제공하는 광학체(optic)를 포함할 수 있으며, 약 1 D 내지 약 4.5 D의 범위 내의 부가 굴절력을 특징으로 하며, 여기에서, 상기 초점들 중 하나와 관련된 초점 심도는 약 1 D 보다 크다(예를 들면 약 1 D 내지 약 4.5 D의 범위). 원-초점 광학 굴절력은 예를 들면 약 -15 D 내지 약 +50 D의 범위내에 있을 수 있다.

일부 경우, 상기 유수정체(phakic)용 IOL에서, 상술된 초점 심도는 약 1 D 내지 약 2.5 D의 범위 내의 부가 굴절력에 대해 약 1 D 내지 약 2.5 D의 범위일 수 있다. 다른 경우, IOL의 하나 또는 양 초점에서 초점 심도는 약 2.5 D 내지 약 4.5 D 의 범위 내의 부가 굴절력에 대해 약 2.5 D 내지 약 4.5 D 의 범위일 수 있다.

또 다른 양태에서, 상기 유수정체용 IOL은 원-초점을 제공하기 위해 구성되는 전방 및 후방 광학 표면, 및 부가 굴절력을 제공하기 위한 상기 표면들 중 하나에 배치되는 회절 구조물을 포함한다. 일부 경우, 회절 구조물은 높이가 인공 수정체의 광학 축선으로부터 거리가 증가함에 따라 감소하는 스텝(step)에 의해 서로로부터 분리되는 다수의 회전 구역을 포함할 수 있다. 다른 경우, 회절 구조물은 균일한 스텝 높이를 나타낼 수 있다.

또 다른 양태에서, 눈의 자연 수정체에 의해 나타나는 잔여 조절(residual accommodation)을 결정하는 단계, 및 자연 수정체를 유지하면서 눈 내에 이식을 위한 원-초점 및 근-초점 광학 굴절력을 제공하는 다중 초점 인공 수정체(IOL)를 선택하는 단계를 포함하는 시력 교정 방법이 공개된다. 원-초점 또는 근-초점과 관련된 초점 심도는 각각 약 20 cycles/degree의 공간 주파수에서 약 10% 보다 큰 시각적 대비를 구비하는 잔여 조절에 의한 원-초점 또는 근-초점의 시프트가 중간 또는 근거리 관찰을 초래하도록 선택된다.

관련된 양태에서, 상술된 방법에서, 근-초점 광학 굴절력은 IOL의 원-초점 굴절력은 먼거리 관찰을 용이하게 하고 IOL의 근-초점 굴절력은 중간거리 관찰(intermidiate vision)을 제공하고 IOL의 근-초점 굴절력 및 자연 수정체의 잔여 조절의 조합은 근거리 관찰(near vision)을 제공한다. 예에 의해, 근-초점은 약 1 D 내지 약 2.5 D의 범위에서의 추가 굴절력을 특징으로 한다.

또 다른 양태에서, 상술된 방법에서, 근-초점 광학 굴절력은 IOL의 원-초점 굴절력이 먼거리 관찰을 용이하게 하고, IOL의 근-초점 굴절력이 근거리 관찰을 제공하고, 그리고 IOL의 원-초점 굴절력 및 자연 수정체의 잔여 조절의 조합은 중간거리 관찰을 제공한다. 예에 의해, 근-초점 굴절력은 약 2.5 D 내지 약 4.5 D의 범위의 부가 굴절력을 특징으로 할 수 있다.

본 발명을 추가로 이해함으로써, 아래 간단하게 설명되는 관련된 도면을 참조하여 후술되는 상세한 설명을 참조함으로써 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시력을 교정하는 전형적인 하나의 방법에서의 다양한 단계를 설명하는 흐름도이며,

도 2는 약 2D의 부가 굴절력을 가지는 IOL 및 유수정체안의 자연 수정체의 조합에 대응하는 가상 통과-초점 시력 곡선을 개략적으로 설명하며, 자연 수정체는 약 1D의 잔여 조절을 나타내는 도면이며,

도 3은 약 4D의 부가 굴절력 및 IOL이 이식되는 유수정체안의 자연 수정체를 가지는 IOL의 조합에 대응하는 가상 통과-초점 시력 곡선을 개략적으로 설명하며, 자연 수정체는 약 2D의 잔여 조절을 나타내는 도면이며,

도 4는 본 발명의 실시에 이용하기에 적절한 전형적인 하나의 회절 IOL을 개략적으로 도시하며,

도 5는 본 발명의 일부 실시예에 따라 홍채 정면의 유수정체안의 전방(anterior chamber)에 이식되는 IOL을 개략적으로 도시하며,

도 6A는 가상의 다중 초점 IOL 및 유수정체안의 자연 수정체의 조합에 대한 탈초점(defocus)에 따라 계산된 두 눈 시력 곡선을 개략적으로 도시하며, 여기에서 자연 수정체는 약 0.5 D의 잔여 조절을 나타내기 위한 것으로 추정되는 도면이며,

도 6B는 IOL이 이식되는 유수정체안의 자연 수정체 및 가상의 다중 초점 IOL의 조합을 위한 탈초점에 따라 계산된 양눈 시력 곡선을 개략적으로 도시하며, 자연 수정체는 약 1D의 잔여 조절을 나타내기 위한 것으로 추정되는 도면이며,

도 7A는 IOL이 이식되는 유수정체의 자연 수정체 및 가상 다중 초점 IOL의 조합을 위한 탈초점에 따라 계산된 쌍안 시력 곡선을 개략적으로 도시하며, 자연 수정체는 약 1.5 D의 잔여 조절을 나타내기 위하여 추정되는 도면이며,

도 7B는 IOL이 이식되는 유수정체안의 자연 수정체 및 가상 다중 초점 IOL의 조합을 위한 탈초점에 따라 계산된 양안 시력 곡선을 개략적으로 도시하며, 천영 수정체는 약 2 D의 잔여 조절을 나타내기 위하여 추정되는 도면이다.

본 발명은 일반적으로 자연 수정체가 퇴화된 조절을 나타내는 유수정체안에 의해 제공되는 시력을 강화하기 위한 방법, 뿐만 아니라 이 방법을 실시하기 위한 안과용 수정체를 제공한다. 예를 들면, 본 발명은 유수정체안 내에 인공 수정체(IOL)를 이식하기 위한 방법을 제공하여 IOL 및 자연 수정체의 잔여 조절 뿐만 아니라 근-초점 굴절력 및 원-초점 굴절력을 적용함으로써 환자의 시력을 개선하도록 하며 상기 유수정체안의 수정체는 소정의 잔여 조절(예를 들면, 약 2 디옵터 보다 작은)을 나타낸다. 용어 " 인공 수정체(intraocular lens) " 및 이의 약자 " IOL "은 본 명세서에서 시력을 강화하기 위해 눈의 내부에 이식되는 인공 수정체를 설명하기 위하여 교환가능하게 이용된다. 아래의 실시예에서, 이 같은 IOL은 눈의 자연 수정체를 유지하는 눈 내에 이식된다(이 같은 IOL은 본 명세서에서 유수정체(phakic)용 IOL로서 지칭된다).

도 1의 흐름도(10)를 참조하면, 일부 전형적인 실시예에서, 본 발명에 따라 시력을 교정하는 방법은 눈의 자연(natural), 수정체에 의해 나타나는 잔여 조절을 결정하는 단계(단계 1), 및 자연 눈을 유지하면서 눈에 이식하기 위한 원-초점 광학 굴절력 및 근-초점 광학 굴절력을 발생시키기 위한 부가 굴절력을 나타내는 다중 초점 인공 수정체(IOL)를 선택하는 단계(단계 2)를 포함한다. 자연 수정체의 잔여 조절은 본 기술분야에서 공지된 방법을 이용하여 결정할 수 있다. IOL의 부가 굴절력은 IOL 및 자연 수정체의 조합이 눈으로부터, 무한거리로부터 약 30 cm, 또는 약 50 cm 거리에서 물체를 보기 위해 약 20 cycles/degree의 공간 주파수에서 약 10% 보다 큰 시각적 대비를 제공하도록, 자연 인공수정체의 잔여 조절에 따라 선택된다.

일부 경우, 시각적 대비는 주어진 공간 주파수(예를 들면, 20 cycles/degree)에서 얻어진 통과-초점 변조 전달 함수(MTF)에 의해 결정될 수 있다. 본 기술분야의 일반적인 기술자에 공지된 바와 같이,IOL 및 자연 수정체의 조합과 같은, 이미징 시스템의 MTF는 물체와 관련된 대비에 대해 시스템에 의해 형성된 물체의 이미지와 관련된 대비의 비율로서 형성될 수 있다. 광학 시스템과 관련된 MTF는 일반적으로 이미징 시스템을 조명하는 빛의 세기 분포의 공간 주파수에 종속될 뿐만 아니라 조명 개구의 크기 뿐만 아니라 조명 빛의 파장의 크기와 같은, 다른 인자에 의해 영향을 받을 수 있다. 많은 실시예에서, MTF는 약 3 mm의 통공 크기에서 약 550 nm의 파장을 -다른 파장들을 통하여 또는 파장들의 조합이 또한 적용될 수 있는- 가지는 빛에 대해 측정 및/또는 계산될 수 있다. 예에 의해, IOL 및 자연 수정체의 조합에 의해 제공되는 시각적 대비를 표시하는 통과-초점 MTF는 예를 들면, 레이트레이싱(raytrace)을 경유하여 IOL 및 자연 수정체를 결합하는 모델 눈을 이용함으로써 얻을 수 있다. 이와 달리, 또는 부가하여, 시각적 대비는 스넬른 아이 차트(Snellen eye chart)를 적용함으로써 결정될 수 있다.

다수의 실시예에서, 유수정체용 IOL의 원-초점 광학 굴절력은 약 -15D 내지 약 +50D의 범위 내에 있으며 이완 상태에 있을 때 자연 수정체의 초점 굴절력을 증가 및/또는 교정하도록 선택될 수 있다. IOL의 부가 굴절력은 예를 들면 약 1D 내지 약 4.5D의 범위 내에 있을 수 있다. 부가 굴절력은 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, 강화된 중간거리 관찰 또는 근거리 관찰을 제공하기 위한 자연 수정체 수용 능력에 영향을 주기 위하여 환자의 시력 요구 뿐만 아니라 자연 수정체의 잔여 조절을 기초로하여 선택될 수 있다.

예에 의해, 유수정체용 IOL의 부가 굴절력은 약 1 D 내지 약 2.5 D의 범위 내에 있도록 선택될 수 있어, IOL의 원-초점 굴절력은 먼거리 관찰을 제공하며(이완 상태에서 각막의 광학 굴절력 및 자연 수정체의 광학 굴절력의 조합에서), IOL의 근-초점 굴절력 및 자연 수정체의 잔여 조절은 근거리 관찰을 제공한다.

용어 " 먼거리 관찰(distance vision) "이 일반적으로 약 80 cm 보다 큰 거리에서 물체를 관측하는 능력을 지칭한다. 더욱 상세하게는, 본 출원의 내용에서, 자체적으로 또는 자연 수정체의 조절 굴절력와 조합되어 유수정체용 IOL은 눈으로부터 약 80 cm 보다 큰 거리에 위치하는 물체의 이미지와 관련된 시각적 대비가 약 20 cycles/degree의 부분 주파수에서 약 10% 보다 더 큰 경우 먼거리 관찰을 제공한다. 용어 " 근거리 관찰(near vision) "은 일반적으로 약 45 cm 보다 작은 거리에서, 예를 들면 30 cm 내지 약 45 cm의 범위 내 물체를 관측하기 위한 능력을 지칭한다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 내용에서, 자체적으로 또는 자연 수정체의 조절 굴절력와 조합하여 유수정체용 IOL은 약 30 cm 내지 약 45cm의 범위 내에 위치하는 물체의 이미지와 관련된 시각적 대비가 약 20 cycles/degree의 공간 주파수에서 약 10% 보다 더 큰 경우 근거리 관찰을 제공하기 위해 고려된다.

또한, 용어 " 중간거리 관찰(intermidiate vision) "은 일반적으로 눈으로부터 약 45 cm 내지 약 80 cm의 범위 내의 거리에서 물체를 관측하기 위한 능력을 지칭한다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 내용에서, 자체적으로 또는 자연 수정체의 조절 굴절력와 조합되어, 유수정체용 IOL은 눈으로부터 약 45 cm 내지 약 80 cm의 범위내에 위치하는 물체와 관련된 시각적 대비가 약 20 cycles/degree의 공간 주파수에서 약 10% 보다 더 큰 경우 중간거리 관찰을 제공할 것이 고려된다. 자체적으로 또는 자연 수정체와 조합하여, IOL의 성능을 평가하기 위하여, 먼거리 관찰, 중간거리 관찰 및 근거리 관찰을 제공하도록, 시각적 대비는 예를 들면 유수정체용 IOL, 자연 수정체 및 보통 인간 각막(예를 들면, 약 0.18의 원뿔 상수를 특징으로 하는 구면을 구비한 망막)의 모델을 포함하는 모델 눈 내에 변조 전달 기능(MTF)을 측정 또는 계산함으로써, 결정될 수 있다. 이와 달리, 시각적 대비는 유수정체용 IOL의 환자의 눈의 시력을 측정함으로써 결정될 수 있다.

상술된 바와 같이, IOL의 부가 굴절력이 약 1 D 내지 약2.5 D의 범위에 있는 일부 실시예에서, 자연 수정체의 잔여 조절 및 IOL의 근-초점 굴절력의 조합은 환자에게 근거리 관찰을 제공한다. 추가의 도면에 의해, 도 2는 개략적으로 IOL이 이식되는 유수정체안의 자연 수정체 및 IOL의 조합의 가상 통과-초점 시력 곡선(12)을 개략적으로 도시한다. 곡선(12)은 자연 수정체가 이완 상태(즉, 조절의 부존재시)에 있을 때, 조합된 IOL 및 자연 수정체(여기서 개략적으로 제로(0) 탈초점(defocus)에 대응하는 것으로 설명됨)에 의해 제공되는 원-초점 광학 굴절력(A)(예를 들면, 약 -15 내지 +34 디옵터의 범위 내), 및 IOL에 의해 제공되는 약 2D의 부가 굴절력(B)를 설명한다. 원-집속 굴절력(far-focusing power)은 먼 거리(예를 들면, 눈으로부터 약 80 cm 보다 큰 거리)에서 물체를 관측하기 위한 시력을 제공하며 부가 굴절력은 자연 수정체로부터 어떠한 조절 없이, 중간 거리(예를 들면, 눈으로부터 약 45 cm 내지 약 80 cm의 범위의 거리를 관측)에서 시력을 제공한다.

그러나, 자연 수정체의 조절은 근-초점 및 잔여 조절의 조합이 근거리 관찰에서 시력을 제공하도록 곡선(A)을 변화시키기 위해 이용될 수 있다. 예에 의해, 곡선(14)(점선으로 도시됨)은 눈의 자연 수정체의 최대 조절(예를 들면, 약 1 D)과 조합된 IOL에 의해 제공되는 통과-초점 시력에 대응한다. 이러한 곡선은 IOL의 근-초점조절 굴절력이 자연 수정체의 잔여 조절을 경유하여 변화되어 근거리 시력을 제공하도록 한다(근-초점 굴절력은 약 3 D의 탈초점 값으로 변환된다). 또한, IOL의 원-집속(focusing) 굴절력은 또한 먼거리-중간거리 영역, 즉 근거리 및 원-초점의 정적(즉, 조절의 부존재시) 정점들 사이의 영역 내의 시력을 강화시키기 위해 변환된다. 따라서, 자연 수정체의 조절이 0으로부터 최대 값으로 증가할 때, 통과-초점 시각적 대비 곡선은 곡선 A로부터 곡선 B로 변환되어, 먼거리 관찰로부터 근거리 관찰로 시력을 제공한다.

소정의 다른 실시예에서, IOL의 부가 굴절력은 약 2.5 D 내지 약 4.5 D의 범위 내에 있도록 선택될 수 있어 IOL의 원-초점 굴절력은 먼거리 관찰(distance vision)을 원할하게 하고, IOL의 근-초점 굴절력은 근거리 관찰(near vision)을 제공하고, IOL의 원-초점 굴절력 및 자연 수정체의 잔여 조절의 조합은 중간거리 관찰(intermediate vision)을 제공한다. 이 같은 실시예의 추가 도시에 의해, 도 3은 약 4 D의 부가 굴절력을 나타내는 가상 유수정체용 IOL 및 IOL이 탈초점에 따라 시각적 대비의 형태로 실시되는 눈의 자연 수정체의 조합의 집속 특성을 개략적으로 도시하며, 제로(0) 탈초점(defocus)은 IOL 및 자연 수정체에 의해 제공되는 원-초점에 대응하도록 선택된다. 자연 수정체는 약 2 D의 잔여 조절을 제공하도록 가정된다. 곡선(16)은 탈초점의 기능으로서 조합형 IOL 및 자연 수정체의 시각적 대비를 개략적으로 도시한다. 자연 수정체에 의한 소정의 조절의 부존재시(즉, 자연 수정체가 이완 상태에 있을 때), 원-초점(A로서 표시됨)은 먼거리 시력, 즉 눈으로부터 약 80 cm 보다 큰 거리에 위치하는 물체 상에 초점을 맞추는 능력을 용이하게 하며, IOL의 근-초점(B로서 표시됨)은 근거리 관찰, 즉 눈으로부터 약 45 cm 보다 작은 거리, 예를 들면, 약 30 cm 내지 약 45 cm의 범위 내에 위치하는 물체 상에 초점을 맞추는 능력을 제공한다.

그러나, 자연 수정체의 잔여 조절은 중간거리 관찰을 제공하도록 IOL의 집속 능력을 변환시키는 것을 허용한다. 곡선(18)(점선으로 표시됨)은 자연 수정체의 최대 수용을 위한 IOL의 집속 굴절력에서의 변화를 개략적으로 나타낸다. 즉, 자연 수정체가 증가되는 조절을 제공하도록 압축될 때, 통과-초점 시력 곡선은 곡선(16)으로부터 곡선(18)으로 시프트(shift)된다. 이러한 시프트를 통하여, 부가 시각적 대비는 중간 거리에서 물체를 관측하기 위해 제공된다, 즉 중간거리 관찰이 강화된다. 물론, 자연 수정체에 의한 조절은 또한 더 큰 IOL의 근-초점과 관련된 정점을 더 큰 탈초점 값(더 작은 관측 거리에 대응하는)이동시킨다. 그러나, 이러한 실시예에서, IOL은 근거리 물체(예를 들면 약 30 cm 내지 약 45cm의 범위 내의 거리에 위치하는 물체)를 관측하기 위해 충분히 강한 정적(static) 근거리 집속 굴절력(즉, 자연 수정체가 이완된 상태에 있을 때 근-집속 굴절력)를 제공하는 상대적으로 큰 부가 굴절력(예를 들면, 약 4D)를 가지도록 선택된다. 따라서, 이러한 실시예에서, 비록 도움은 되지만, 비록 도움은 되지만, 잔여 조절은 근거리 관찰에 대해 필수적인 아니다.

다수의 실시예에서, 다중 초점 유수정체용 IOL의 하나 또는 그 이상의 초점에서 초점 심도(depth-of-focus)는 눈의 시각적 조절 강화를 최적화하도록 자연 수정체의 잔여 조절 및 자연 수정체의 부가 굴절력을 기초로 하여 선택된다. 여기서 상호 교환 가능하게 이용되는 용어 " 피사계 심도(depth-of-field) " 및 " 초점 심도 "는 렌즈(또는 렌즈 시스템)의 분야에서 널리 알려져 있으며 수용가능한 이미지가 분해될 수 있는 이미지 공간 및 물체 내의 거리로 인용되는 것으로서 본 기술분야의 일반적인 기술자들에 의해 용이하게 이해된다. 더 많은 양적인 조치가 요구되는 정도로, 용어 " 초점 심도 " 및 " 피사계 심도 "는 3 mm 통공 및 녹색 광(green light), 예를 들면, 약 550 nm의 파장을 가지는 광으로 측정된(또는 계산된) 광학 시스템의 통과-초점 변조 전달 함수(MTF)가 약 20 cycles/degree의 공간 주파수에서 적어도 약 10%의 대비를 나타내는 광학 시스템(예를 들면, 하나의 렌즈 상기 렌즈 또는 렌즈들의 조합)과 관련된 탈초점의 양을 지칭할 수 있다. 다른 정의가 또한 적용되고 초점 심도가 예를 들면, 통공 크기, 빛의 색채 성분, 및 렌즈 자체의 기본 굴절력을 포함하는 다수의 요소일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 상술되고 추가로 아래에서 설명된 MTF 테스트는 초점 심도를 결정하기 위한 직접적 테스트(straightforward test)로서 제시된다. 다중 초점 렌즈의 경우, 상기 정의를 렌즈의 다중 초점의 각각에서 초점 심도에 대해 적용될 수 있다.

예에 의해, IOL의 부가 굴절력이 약 1 D 내지 약 2.5 D의 범위에 있는 일부 실시예에서, IOL의 근-초점과 관련된 초점 심도는 눈의 자연 수정체의 잔여 조절을 기초로하여 선택될 수 있어, 잔여 조절에 의한 부가 굴절력의 변화가 약 20 cycles/degree의 공간 주파수에서 약 10% 보다 큰 시각적 대비를 구비한 근거리 관찰을 초래하도록 한다. 예를 들면, 이 같은 실시예에서, IOL의 근-초점과 관련된 초점 심도는 약 1 D 내지 약 2.5 D의 범위에 있을 수 있다. 일반적으로, 다수의 경우, 잔여 조절은 감소되고, 선택된 초점 심도는 증가한다.

IOL의 부가 굴절력이 약 2.5 D 내지 약 4.5 D의 범위에 있는 다른 실시예에서, IOL의 원-초점과 관련된 초점 심도는 자연 수정체의 잔여 조절을 기초로하여 선택될 수 있어, 잔여 조절에 의한 원-초점의 시프트가 약 20 cycles/degree의 공간 주파수에서 약 10% 보다 큰 시각적 대비를 구비한 중간거리 관찰을 초래한다. 예를 들면, 이 같은 실시예에서, IOL의 원-초점과 관련된 초점 심도는 약 2.5 D 내지 4.5 D의 범위에 있을 수 있다. 다시, 다수의 경우, IOL은 하부 잔여 조절을 위한 더 높은 초점 심도를 나타나도록 선택된다.

다양한 IOL은 본 발명의 실시에서 이용될 수 있다. 예에 의해, 도 4는 바람직하게는 부드럽고 접힘가능한 생체친화성 재료로 형성되는, 광학체(optic; 22)를 가지는 다중 초점 IOL(20)을 개략적으로 보여준다. 이 같은 재료의 일부 예는 하이드로젤, 실리콘, 및 부드러운 아크릴 중합체(예를 들면, 트레이드마크 Acrysof(등록상표)로 판매되는 상업적으로 이용가능한 렌즈로부터 이용되는 재료)를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 전방 표면(24) 및 후방 표면(26)을 포함하는 눈(22)은 원-초점 굴절력, 예를 들면, 약 -15 D 내지 약 50 D(및 바람직하게는 약 -5 D 내지 약 34 D의 범위 내)의 범위내에 원-초점 굴절력을 제공한다. 일부 실시예에서, 전방 표면(24)에 배치되는 회절 구조물(28)은 약 1 D 내지 약 2.5 D의 범위의 부가 굴절력을 구비하는 IOL을 제공하며, 다른 실시예에서 회절 구조물(28)이 약 2.5 D 내지 약 4.5 D의 범위에 있는 부가 굴절력을 제공하도록 구성된다.

수정체(20)는 다수의 고정 부재 또는 햅틱(haptic; 30)을 더 포함하며, 이는 또한 널리 알려진 적절한 생체신화성 재료로 형성되며, 눈 안에서 수정체(20)의 배치를 용이하게 한다. 고정 부재는 바람직하게는 IOL이 긴 기간, 예를 들면 10년 또는 그 이상에 걸쳐 소정의 역 영향을 일으키지 않고 눈 안에 남아 있을 수 있는 것을 보장하도록 본 기술 분야에서 공지된 방식으로 설계된다. 유수정체용 IOL에 적절한 판(plate)-스타일 햅틱의 소정의 예는 본 명세서에서 전체적으로 참조되고 발명의 명칭이 " 전방 유수정체 렌즈(Anterior Chamber Phakic Lens) "인 미국 특허 제 6,562,070호에 설명된다.

일부 실시예에서, 회절 구조물은 광학 축선으로부터 증가하는 거리에 따라 증가하는 높이를 나타내는 다수의 스텝(step)에 의해 서로로부터 분리되는 다수의 회절 구역을 특징으로 한다. 즉, 회절 구역의 경계에서 스텝 높이는 " 어포다이즈(apodize) "되어 통공 크기에 따라(예를 들면, 통공 크기가 증가할 때, 더 많은 빛 에너지가 원-초점으로 회절된다) 근-초점 및 원-초점 내로 회절된 광학 에너지의 부분이 변조되도록 한다. 예에 의해, 각각의 구역 경계에서 스텝 높이는 아래 관계에 따라 정의될 수 있다.

방정식 (1)

여기서, λ는 설계 파장이고(예를 들면, 550 nm),

α는 다양한 주문과 관련된 회절 효율을 제어하기 위해 조정될 수 있는 매개변수이고, 예를 들면, α는 2.5가 되도록 선택될 수 있으며,

는 광학체(optic)의 회절 지수이고,

은 수정체가 배치되는 매체의 회절 지수이며,

= 수정체의 외부면과 광학 축선의 교차부로부터 증가하는 반지름 거리에 따라 밸브가 감소되는 스케일링(scaling) 함수를 나타낸다. 예에 의해, 스케일링 함수

는 아래 관계에 의해 정의될 수 있다.

방정식 (2).

여기서,

= i^th 구역의 반지름 거리이고,

= 마지막 이중 초점 회절 구역의 외측 반경이다. 본 명세서에서 참조되고 발명의 명칭이 " 어포다이즈드 비구면 회절 렌즈(Apodized Aspheric Diffractive Lenses) "이고 2004년 12월 1일에 출원되고 일련 번호 11/000770을 가지고 동시 계류중인 특허 출원에서 공개된 것과 같은 다른 어포다이제이션 스케일링 함수(apodization scaling function)은 또한 적용될 수 있다.

일부 실시예에서, 회절 구역은 광학체의 광학 축선에 대해 연장하는 고리형 영역의 형태이다. 이 같은 실시예의 일부에서, 구역 경계의 반지름 위치(

)는 아래 관계에 따라 선택된다.

방정식 (3)

= 구역 번호이고(

=0은 중앙 구역이다),

=

번째 구역의 반지름 위치이고,

λ= 설계 파장이고, 그리고

= 부가 굴절력이다.

일부 실시예에서, 원-초점 및/또는 원-초점에서 초점 심도는 고리형 회절 구역의 영역을 선택적으로 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 예에 의해, 구역 경계의 반지름 위치는 아래 관계에 따라 결정될 수 있다.

방정식 (4).

= 구역 번호이고(

=0은 중앙 구역이다),

λ= 설계 파장이고, 그리고

= 근-초점의 초점 길이이고,

= 비-상수 함수이다.

소정의 경우, 함수

는 아래 관계에 따라 정의된다.

방정식 (5),

= 구역 번호이고,

a 및 b는 두 개의 조정가능한 매개변수이고, 그리고

= 근-초점의 초점 길이이다. 예에 의해, a는 약 0.1λ 내지 약 0.3λ의 범위에 있을 수 있으며, b는 약 1.5λ 내지 약 2.5λ의 범위 내에 있을 수 있으며, 여기서, λ= 설계 파장이다. 함수

를 조정함으로써, 근-초점 및/또는 원-초점과 관련된 초점 심도는 변화될 수 있다. 예를 들면, 초점들과 관련된 통과-초점 시각적 대비 곡선은 넓혀질 수 있으며, 이는 중간 초점 영역으로 입사 광선의 일부 전환을 초래할 수 있다.

일부 실시예에서, 회절 렌즈의 초점에서 초점 심도는 회절 구역을 분리하는 스텝의 프로파일을 선택함으로써 조정될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 스텝이 톱니형 프로파일을 가지는 반면, 다른 실시예에서, 스텝은 직선형 에지의 형태일 수 있다.

일부 실시예에서, 3중 초점 IOL은 근거리 관찰로부터 먼거리 관찰로 연장하는 강화된 시력이, 눈의 자연 수정체의 잔여 조절과 함께 제공되도록 유수정체안 내에 이식될 수 있다. 예에 의해, 원-초점 굴절력(예를 들면, 약 -15 D 내지 약 +50 D의 범위 내의)를 가지는 3중 초점 수정체, 근-초점 부가 굴절력(예를 들면, 약 3 D 내지 약 9 D의 범위 내), 및 중-초점 부가 굴절력(예를 들면, 약 1.5 D 내지 약 4.5 D의 범위 내)는 눈의 자연 수정체를 유지하면서 눈 안에 이식될 수 있다. 자연 수정체의 잔여 조절은 3중 초점 IOL과 관련된 통과-초점 시각적 대비 곡선을 변화시킬 수 있어 IOL의 원-초점, 중-초점 및 근-초점과 관련된 정적(조절이 없는 경우) 시각적 대비 정점들 사이의 시각적 대비 결손의 노치를 채우도록 하여 근거리 관찰로부터 먼거리 관찰로 연장하는 목표(desired) 시각적 대비(예를 들면 약 20 cycles/degree의 공간 주파수에서 약 10% 보다 큰 대비)를 제공하도록 한다. 본 발명의 실시에서 이용하기에 적절한 3중 초점 IOL의 일부 예는 2006년 2월 9일에 출원되고 일련 번호 11/350,437호를 가지며 발명의 명칭이 " 가변 영역을 구비하는 회절 구역을 가지는 모조-조절 IOL(Pseudo-Accommodative IOL Having Diffractive Zones With Varying Areas) "인 계류중인 미국 특허 출원 및 2006년 2월 9일에 출원되고 일련 번호가 11/350,497호이고 발명의 명칭이 " 다중 회절 패턴을 가지는 모조-조절 IOL(Pseudo-Accommodative IOL Having Multiple Diffractive Patterns) "인 미국 특허 출원에 공개된다. 상기 미국 특허 출원 둘다 본 명세서에서 참조된다.

본 발명의 일부 실시예에서, 유수정체용 IOL은 눈의 전방(anterior chamber)에 이식될 수 있다. 예를 들면, 도 5는 자연 수정체(34)를 가지는 눈(32)을 개략적으로 도시하며, 눈 안에는 IOL(36)이 본 발명에 따라 이식된다. 더욱 상세하게는, IOL은 적절한 위치 및 배향에서 렌즈의 유지를 용이하게 하는 고정 부재(36a)를 구비한 홍채의 정면에 눈의 전방(38)에 이식된다. 이와 달리, 렌즈(36)는 홍채 뒤의 전방에 이식될 수 있다. 물론, 소정의 다른 적절한 이식 방법이 적용될 수도 있다.

본 발명의 소정의 두드러진 특징을 더 설명하기 위하여, 아래의 가상의 예가 제공된다. 이러한 예들은 단지 설명을 위해 제공되며 본 발명의 시력 교정 방법을 실시함으로써 얻을 수 있는 최적 결과를 반드시 나타내기 위한 것으로 의도하는 것은 아니다.

예 1

도 6A는 약 0.5 D의 잔여 조절을 나타내는 자연 수정체를 가지는 유수정체안 내에 이식되는 가상의 다중 초점 IOL의 조합을 위한 탈초점에 따라 계산된 쌍안용 시력 곡선을 개략적으로 도시한다. IOL의 정적(즉, 조절의 부존재시) 집속 특성을 나타내는 곡선 A는 IOL이 3 D의 부가 굴절력 및 원-집속 굴절력(제로(0) 탈초점으로 도시됨)을 특징으로 한다. 정적 곡선 A은 최대 조절(여기서 0.5 D)에서 시력 곡선(B)을 얻도록 자연 수정체의 조절 효과에 의해 변화될 수 있다. 이러한 변화는 중간거리 관찰을 위한 시각을 강화한다. 점선으로 도시된 곡선 C는 상이한 조절(0 D 내지 약 0.5 D)에 대응하는 시력 곡선을 싸는 결과적인 동적 통과-초점 곡선을 보여준다.

예 2

도 6B를 참조하면, 이러한 예는 이전의 예에서와 같은 다중 초점 IOL을 적용하지만, 자연 수정체의 더 큰 잔여 조절(약 1 D의 조절)을 가정한다. 이전의 예와 유사하게, 곡선 A는 IOL에 의해 제공되는 정적 통과-초점 시력을 설명하며, 곡선 B는 자연 수정체의 최대 조절 및 IOL의 조합에 의해 제공되는 통과-초점 시력을 설명한다. 또한, 곡선(C)(점선으로 도시됨)은 상이한 조절에 대응하는 시력 곡선을 덮는 결과적인 동적 통과-초점 시력 곡선이며, 특히 중간 거리에서 강화된 시력을 보여준다.

예 3

도 7A를 참조하면, 이러한 예는 이전의 예에서와 동일한 다중 초점 IOL을 이용하지만, 자연 수정체가 1.5 D의 잔여 조절을 제공하는 것을 가정한다. 다시, 곡선(A 및 B)은 각각 정적 통과 초점 시력 뿐만 아니라 최대 조절에서 통과-초점 시력을 보여준다. 결과적인 곡선 C는 상이한 조절에서 시력 곡선의 포락선(envelope)을 보여주며, 더 큰 잔여 조절이 중간 시력을 위한 시력 결함의 노치를 추가로 채우게된다는 것을 보여준다.

예 4

도 7B를 참조하면, 이러한 예는 이전의 예와 동일한 다중 초점 IOL을 적용하지만, 통상 수정체는 2 D의 잔여 조절을 제공하는 것을 가정한다. 다시, 곡선 A 및 B는 각각 정적 통과-초점 시력 및 최대 조절에서 통과-초점 시력을 보여준다. 결과적인 곡선 C는 상이한 조절에서 시력 곡선의 포락선을 보여주며, 이러한 잔여 조절에서 IOL 및 수정체의 조합은 근거리 시력으로부터 먼거리 시력으로 연장하는 거리의 범위에서 강화된 시력을 제공한다.

본 기술분야의 일반적인 기술자는 본 발명의 범위로부터 이탈하지 않고 상기 실시예에 대해 다양하게 변화될 수 있다는 것을 인정할 것이다.

Claims (20)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 자연 수정체를 유지하면서 눈 안에 이식될 수 있는 다중 초점 유수정체용(phakic) 인공 수정체(IOL)로서,

   광학 굴절력(optical power) 및 부가 굴절력(add power)을 특징으로 하는 원-초점 및 근-초점을 제공하는 광학체(optic)로서, 상기 부가 굴절력은 1 D 내지 4.5 D의 범위에 있고, 상기 원-초점 및 근-초점 중 하나 이상과 관련된 초점 심도는 1 D보다 큰, 광학체를 포함하며,

   상기 광학체는, 상기 원-초점을 제공하도록 구성된 전방 및 후방 광학면과, 상기 부가 굴절력을 제공하도록 상기 광학면들 중 하나 상에 배치된 회절 구조물을 더 포함하고,

   상기 인공 수정체의 부가 굴절력은, 상기 인공 수정체와 자연 수정체를 조합한 것이 상기 눈으로부터 30 cm보다 더 먼 거리에서 물체를 관찰하기 위해 20 cycles/degree의 공간 주파수에서 10%보다 큰 시각적 대비(visual contrast)를 제공하도록, 상기 자연 수정체에 의해 나타나는 잔여 조절(residual accommodation)에 따라 선택되며,

   상기 시각적 대비는 선택된 방사 파장에서의 그리고 주어진 통공 크기에 대한 통과-초점(through-focus) 변조 전달 함수(MTF)에 의해 특징지워지고, 그리고

   상기 원-초점 또는 근-초점과 관련된 초점 심도는, 상기 자연 수정체의 잔여 조절에 의해 발생되는 상기 눈의 원-초점 또는 근-초점의 시프트(shift)가 20 cycles/degree의 공간 주파수에서 10%보다 큰 시각적 대비를 가진 중간거리 관찰 또는 근거리 관찰을 각각 초래하도록, 선택되는,

   인공 수정체.
9. 삭제
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 초점 심도는 1 D 내지 4.5 D의 범위에 있는,

    인공 수정체.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 초점 심도는 1 내지 2.5 D의 범위에 있는 부가 굴절력에 대해 1 D 내지 2.5 D의 범위에 있는,

    인공 수정체.
12. 제 8 항에 있어서,

    상기 초점 심도는 2.5 D 내지 4.5 D의 범위에 있는 부가 굴절력에 대해 2.5 D 내지 4.5 D의 범위에 있는,

    인공 수정체.
13. 제 8 항에 있어서,

    상기 광학체는 -15 D 내지 +50 D 디옵터의 범위에 있는 원-집속 굴절력을 제공하는,

    인공 수정체.
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제

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