TW201832744A - 用於角膜雷射治療之球面像差參數之優化 - Google Patents

Abstract

一種確定用於角膜雷射治療的球面像差參數以便治療遠視之方法可以包括進行瞳孔測量以便測量患者的從明視覺直徑到中間視覺直徑之各種不同實際瞳孔直徑。還可以測量患者之實際瞳孔中心。所測量之瞳孔直徑和瞳孔中心可以用於為患者之眼睛定製球面像差參數，以用於改善治療後之視覺結果。

Description

用於角膜雷射治療之球面像差參數之優化

本揭露涉及眼外科手術、並且更具體地涉及用於角膜雷射治療之球面像差參數之優化。

人眼包括旨在將進入眼睛瞳孔的光聚焦到視網膜上之角膜和晶狀體。然而，眼睛可以展現導致光不能適當地聚焦在視網膜上、並且可能使視敏度降低的各種不同屈光(refractive)誤差。視覺像差之範圍可以從造成近視、遠視、或規則散光的相對簡單的球形誤差和圓柱形誤差到可能造成例如人視力中的光暈和星芒的更加複雜的屈光誤差。

多年來已經開發了許多干預措施來矯正各種不同的視覺像差。該等干預措施包括眼鏡、隱形眼鏡、角膜屈光手術(例如雷射輔助原位角膜磨削術(laser-assisted in situ keratomileusis)(LASIK)或角膜移植術)、和人工晶狀體(IOL)。完善地建立了用於治療近視、遠視、和散光的球柱眼鏡和隱形眼鏡之診斷和規範。一些基於外科手術的技術(例如重塑角膜的LASIK)被廣泛使用、並且可以得到良好校正結果、但是可能不能如所希望的被預測。具體地，用於遠視之LASIK對於不同患者可能導致不同結果，這係不令人期望的。

一方面，揭露了一種方法，用於角膜雷射治療之球面像差參數 優化。所述方法可以包括在經受角膜雷射治療的患者上進行瞳孔測量以便測量相應的瞳孔直徑，所述瞳孔直徑包括中間視覺直徑、普通光直徑、閱讀調節直徑、和明視覺直徑。所述方法還可以包括：計算所述球面像差之外直徑，所述外直徑大於所述中間視覺直徑；計算與所述球面像差之幅度相關聯之所述球面像差之內直徑，所述內直徑與所述明視覺直徑相對應；根據引起近視之屈光計算所述球面像差之幅度；並且計算所述球面像差從所述明視覺直徑延伸到所述普通光直徑之斜率。所述方法還可以包括使用計算出的包括所述外直徑、所述內直徑、所述幅度、和所述斜率之球面像差，在患者上進行所述角膜雷射治療。

在所述方法的所揭露之實施方式中的任一者中，進行所述瞳孔測量還可以包括確定所述瞳孔之瞳孔中心，同時所述方法還可以包括基於所述瞳孔中心計算所述球面像差之中心。

在所述方法的所揭露之實施方式中的任一者中，所述角膜雷射治療可以是遠視治療。

在所述方法的所揭露之實施方式中的任一者中，可以使用雷射輔助原位角膜磨削術(LASIK)來進行所述角膜雷射治療。

在所述方法的所揭露之實施方式中的任一者中，計算所述球面像差之斜率可以包括將多個高階球面像差相加。

在另一個方面，揭露了一種用於角膜雷射治療之球面像差參數優化之雷射參數系統。所述雷射參數系統可以包括處理器，所述處理器存取存儲指令之記憶體介質，所述指令可以由所述處理器執行。在所述雷射參數系統中，所述指令可以由所述處理器執行用於接收經受角膜雷射治療之患者之瞳孔測量數據，所述瞳孔測量數據包括相應的瞳孔直徑，所述瞳孔直徑包括中間視覺直徑、普通光直徑、閱讀調節直徑、和明視覺直徑。所述指令還可以被執行用於：計算所述球面像差之外直徑，所述外直徑大 於所述中間視覺直徑；計算與所述球面像差之幅度相關聯之所述球面像差之內直徑，所述內直徑與所述明視覺直徑相對應；根據引起近視之屈光計算所述球面像差之幅度；並且計算所述球面像差從所述明視覺直徑延伸到所述普通光直徑之斜率。使用計算出的包括所述外直徑、所述內直徑、所述幅度、和所述斜率之球面像差，所述指令可以被執行用於致使在患者上進行角膜雷射治療。

在所述雷射參數系統的所揭露之實施方式中的任一者中，所述瞳孔測量數據還可以包括所述瞳孔之瞳孔中心，同時所述指令還可以被執行用於基於所述瞳孔中心計算所述球面像差之中心。

在所述雷射參數系統的所揭露之實施方式中的任一者中，所述角膜雷射治療可以是遠視治療。

在所述雷射參數系統的所揭露之實施方式中的任一者中，可以使用雷射輔助原位角膜磨削術(LASIK)來進行所述角膜雷射治療。

在所述雷射參數系統的所揭露之實施方式中的任一者中，用於計算所述球面像差之斜率之指令可以包括使多個高階球面像差相加之指令。

其他所揭露的方面包括一種光學測量儀器，例如用於進行瞳孔測量之光學測量儀器。在另一個方面，所述光學測量儀器可以被整合到用於進行角膜雷射治療之雷射系統(例如LASIK系統)內。所述雷射參數系統可以與所述光學測量儀器、所述雷射系統、或兩者整合在一起。

100、202‧‧‧角膜

102‧‧‧參考輪廓

104‧‧‧角膜前輪廓

106‧‧‧光軸

108‧‧‧光線

200‧‧‧角膜和瞳孔尺寸

203‧‧‧明視覺瞳孔

204‧‧‧閱讀調節瞳孔

205‧‧‧普通光瞳孔

206‧‧‧中間視覺瞳孔

210-1、210-2、210-3、210-4‧‧‧常規的球面像差

212‧‧‧優化的球面像差

214‧‧‧幅度

216‧‧‧斜率

300‧‧‧雷射參數系統

301‧‧‧處理器

302‧‧‧共用匯流排

304‧‧‧顯示介面

310‧‧‧記憶體

312‧‧‧作業系統(OS)

314‧‧‧球面像差優化器

320‧‧‧通信介面

400‧‧‧方法

402、404、406、408、410、412、414、416‧‧‧步驟

為了更加完整地理解本發明及其特徵和優點，現在參考結合附圖進行的以下說明，在附圖中：圖1描繪了角膜之球面像差；圖2描繪了具有角膜之球面像差之角膜和瞳孔尺寸； 圖3係雷射參數系統的選定元件之框圖；並且圖4係用於優化角膜雷射治療的球面像差參數之方法的選定元件之流程圖。

在以下說明中，藉由舉例的方式對細節進行闡述以便於討論所揭露之主題。然而，對熟習該項技術者應該明顯的是，所揭露之實施方式係示例性的並且不是所有可能實施方式之窮舉。

在整個本揭露中，連字號形式的參考數字係指元件之具體實例，而無連字號形式的參考數字可以被概括性地或共同地稱為元件。因此，例如(未在附圖中示出)，裝置“12-1”係指裝置類別之示例，所述裝置類別可以共同地稱為裝置“12”，並且所述裝置類別中的任一者可以概括地稱為裝置“12”。在附圖和說明中，相似數字旨在表示相似元件。

如上所述，已經開發了各種不同的眼科技術來矯正視覺像差以便改善患者之視力。最近，LASIK已經藉由使用角膜的球面像差產生屈光來被用於矯正遠視。使用球面像差來矯正遠視可能導致屈光性近視，尤其是當眼睛被調整用於閱讀時，其中調節反射包括瞳孔縮小或收縮到明視覺狀態。對於所有其他的瞳孔尺寸，眼睛應該係屈光正常的，並且具體地主視眼應盡可能地是屈光正常的。

另外，眾所周知，不同的個體具有不同的瞳孔參數，例如明視覺直徑、中間視覺直徑、以及距角膜中心、虹膜中心、或眼睛視軸的偏心。然而，計算角膜的球面像差來矯正遠視之現有方法不考慮瞳孔在不同照明條件下的尺寸和偏心的生物計量變化。其結果係，LASIK的進行角膜的球面像差的結果可能導致實現減小的屈光目標、不同程度的視敏度(用於近視力和遠視力)、以及某些不令人期望的視覺副作用(例如星芒、光暈等等)。

如將進一步詳細描述的，本揭露的發明人已經開發了一種用於角膜雷射治療之球面像差參數優化之方法，所述方法使所應用的球面像差的幅度、斜率、和直徑與患者瞳孔的實際物理尺寸相匹配。本文揭露的用於角膜雷射治療之球面像差參數優化之方法可以藉由改善患者的視敏度結果來相應地改善遠視雷射治療(例如LASIK)。本文揭露的用於角膜雷射治療之球面像差參數優化之方法還可以降低或消除不期望的視覺副作用。

現在參考附圖，圖1展示了角膜100的球面像差的實施方式之繪圖。圖1係出於描述性目的之示意圖、並且沒有按比例或透視性地繪製。在角膜100之球面像差中，光軸106表示人眼的光軸，而參考輪廓102可以表示球形表面。另外，角膜前輪廓104可以表示相對於參考輪廓102示出的角膜表面處之球面像差。例如，當進行角膜雷射治療時，角膜前輪廓104可以描繪角膜的所得球面像差。圖1還示出了光線108，所述光線描繪了光係如何被預期地沿落在光軸106上的不同點進行聚焦的。例如，該等點可以被選擇成與各種不同的光學條件下的視網膜之定位相對應，以便促進視敏度。以此方式，可以形成角膜前輪廓104以創建入射光線(未示出)之屈光變化，所述屈光變化將導致期望的視敏度。雖然角膜前輪廓104被示出為截面輪廓，但是將理解的是，可以圍繞光軸106應用圓對稱以便以三維方式表示角膜前輪廓104。應注意，在各種不同的實施方式中，角膜前輪廓104還可以包括某些非對稱的特徵。

如前所述，可以使用球面像差參數來計算角膜前輪廓104。然後，基於球面像差參數，可以使用雷射治療(例如LASIK)在角膜中創建角膜前輪廓104。以此方式，可以治療各種不同的視力情況並且可以獲得改善的視敏度。例如，可以使用角膜前輪廓104來治療由與年齡相關之晶狀體(未示出)調節弱化所致的遠視。

現在參考圖2，展示了具有球面像差的角膜和瞳孔尺寸200的實 施方式之繪圖。圖2係出於描述性目的之示意圖、並且沒有按比例或透視性地繪製。在圖2的頂部處，對角膜202的繪圖包括直徑變化的瞳孔表示，所述瞳孔包括疊加示出的明視覺瞳孔203、閱讀調節瞳孔204、普通光瞳孔205、和中間視覺瞳孔206。在圖2的底部處，常規的球面像差210以及優化的球面像差212被示出為沿與瞳孔直徑對應的任意水平軸線之曲線。常規的球面像差210的幅度以及優化的球面像差212的幅度還被示出為任意比例、並且預期與圖1中示出的角膜前輪廓102類似。

在圖2中，例如，中間視覺瞳孔206對應於暗照明條件(例如月光)下之瞳孔直徑，而明視覺瞳孔203對應於亮照明條件(例如室外日光)下的瞳孔直徑。相應地，普通光瞳孔205對應於室內照明條件(例如辦公室或工作環境)下之瞳孔直徑。另外，閱讀調節瞳孔204對應於當以相對近的距離閱讀時調節反射過程中之瞳孔直徑。當患者具有遠視時，瞳孔可以繼續變窄成為閱讀調節瞳孔204，但是眼睛的晶狀體(未示出)在閱讀時可能不再能夠聚焦。

在圖2中，常規的球面像差210展示了當在角膜雷射治療過程中被應用的眼睛的球面像差與瞳孔的實際直徑不匹配時的各種不同情況。典型地，如所示出地形成常規的球面像差210，其呈與正弦波類似的一般形式。雖然常規的球面像差210被示出為具有各種不同尺寸和位置，然而包括各種不同的瞳孔直徑的角膜202在圖2中保持固定，將理解的是，常規的球面像差210展示了與各種不同的瞳孔直徑的相對錯配，表示當瞳孔直徑因患者不同而有所不同時相同的錯配。

在圖2中，常規的球面像差210-1沒有延伸到中間視覺瞳孔206之直徑，並且因此在常規的球面像差210-1之外的一些光將進入瞳孔。其結果係，常規的球面像差210-1可能造成不期望的視覺副作用，例如星爆流(starburst)、光暈等等。進一步地，常規的球面像差210-2沒有關於角膜202 或所示出的不同瞳孔直徑中的任一者居中，這可能是由造成瞳孔質心偏移的虹膜或瞳孔中的偏心引起的。相應地，常規的球面像差210-2也可能造成不期望的視覺副作用，例如星芒、光暈等等。接下來，常規的球面像差210-3居中並且沒有延伸超過中間視覺瞳孔206的直徑。然而，常規的球面像差210-3在幅度或斜率方面沒有優化以在閱讀調節瞳孔204的面積上提供充分的屈光。其結果係，常規的球面像差210-3不適合有效地治療遠視、並且在應用時可能沒有引起令人期望的臨床結果，因為僅一小部分像差處於創造足夠的屈光以便在閱讀調節瞳孔204內具有近視的幅度中。最後，常規的球面像差210-4居中並且沒有延伸超過中間視覺瞳孔206的直徑、並且在與閱讀調節瞳孔204相對應的面積具有更大的幅度。然而，常規的球面像差210-4的斜率延伸穿過中間視覺瞳孔206，並且其結果係，展現的屈光將取決於瞳孔直徑，所述瞳孔直徑的範圍在日間曝光過程中發生極大變化。因此，常規的球面像差210-4將導致寬泛變化的視敏度，所述視敏度因患者的不同而明顯地不同，這係不令人期望的。

在圖2中，優化的球面像差212描繪了已經針對角膜202內所描繪的不同瞳孔直徑進行了優化以便治療遠視之球面像差。具體地，優化的球面像差212沿恰超出中間視覺瞳孔206的瞳孔直徑的直徑延伸、並且居中在瞳孔中心上。另外，優化的球面像差212具有的幅度214與閱讀調節瞳孔204的整個瞳孔直徑上的近視之屈光相對應，這對於消除遠視係有效的。同樣地，優化的球面像差212具有的斜率216相對於普通光瞳孔205與明視覺瞳孔203之間的瞳孔直徑係優化的。例如，還可以藉由將附加的高階球面像差相加以計算優化的球面像差212來使斜率216形成為急劇下降。因為優化的球面像差212係使用患者眼睛之實際測量值產生的，優化的球面像差212將會導致更精確地矯正不同患者的遠視、並且將被定製以便為每個單獨的患者提供最佳的結果。

現在參考圖3，呈現了展示雷射參數系統300的實施方式的選定元件之框圖。雷射參數系統300可以能夠對用於角膜雷射治療的球面像差參數進行優化，如本文揭露的。在某些實施方式中，雷射參數系統300可以被整合、或聯接至雷射治療系統(例如LASIK系統)。例如，雷射參數系統300可以用於產生優化的球面像差212或將其應用於雷射治療，如本文所描述的。

在圖3中描繪的實施方式中，雷射參數系統300包括處理器301，所述處理器經由共用匯流排302聯接至被共同地識別為記憶體310的記憶體介質。如圖3中所描繪的雷射參數系統300還包括可以與各種不同的外部實體(例如雷射治療系統、瞳孔測量系統等裝置)接合的通信介面320。在一些實施方式中，通信介面320可操作用於使雷射參數系統300能夠連接至網路(在圖3中未示出)。在實施方式中，如圖3中所描繪的，雷射參數系統300包括將共用匯流排302或另一個匯流排連接至一個或多個顯示器的輸出埠的顯示介面304。

在圖3中，記憶體310涵蓋了持久性介質和易失性介質、固定介質和可移除介質、以及磁性介質和半導體介質。記憶體310可操作用於存儲指令、數據或兩者。如所示出的記憶體310包括成組的或成序列的指令，即，作業系統312和球面像差優化器314。作業系統312可以是UNIX或類UNIX作業系統、Windows®系作業系統、或另一種適合的作業系統。球面像差優化器314可以進行本文描述的各種方法和計算中的任一項。

現在參考圖4，用於角膜雷射治療之球面像差參數優化之方法400的實施方式的選定元件之流程圖。應注意，方法400中描述的某些操作可以是視情況的、或者可以在不同的實施方式中重新安排。可以使用光學測量儀器(未示出)、例如用於進行瞳孔測量的光學測量儀器進行方法400。在某些實施方式中，光學測量儀器可以被整合在用於進行角膜雷射治療之 雷射系統內。

方法400可以在步驟402處藉由在經受角膜雷射治療的患者上進行瞳孔測量以確定相應的瞳孔直徑來開始，所述瞳孔直徑包括中間視覺直徑、普通光直徑、閱讀調節直徑、和明視覺直徑。在步驟404處，進行瞳孔測量以測量瞳孔的瞳孔中心。在步驟406處，計算球面像差之外直徑，所述外直徑大於中間視覺直徑。在步驟408處，計算與球面像差的幅度相關聯的內直徑，所述內直徑與明視覺直徑相對應。在步驟410處，根據引起近視的屈光計算球面像差的幅度。在步驟412處，計算球面像差從明視覺直徑延伸到普通光直徑的斜率。在一些實施方式中，計算球面像差的斜率包括將附加球面像差相加。在步驟412處，可以與普通光瞳孔205相對應的期望屈光目標、以及針對閱讀調節瞳孔204的期望近視感應為目的。在步驟414處，基於瞳孔中心計算球面像差的中心。在步驟416處，使用計算出的包括外直徑、內直徑、幅度、和斜率的球面像差，在患者上進行角膜雷射治療。可以使用LASIK治療進行角膜雷射治療。根據本文描述之方法，角膜雷射治療可以被應用於治療遠視。

如本文揭露的，用於確定角膜雷射治療的球面像差參數以便治療遠視之方法可以包括進行瞳孔測量以便測量患者的從明視覺直徑到中間視覺直徑的各種不同實際瞳孔直徑。還可以測量患者之實際瞳孔中心。所測量的瞳孔直徑和瞳孔中心可以用於為患者的眼睛定製球面像差參數，以用於改善治療後的視覺結果。

以上揭露之主題應認為是展示性而非限制性的，並且所附申請專利範圍旨在覆蓋所有這種修改、增強、以及落入本揭露之真實精神和範圍內的其他實施方式。因此，為了被法律最大程度地允許，本揭露之範圍將由以下申請專利範圍及其等效物的最廣泛允許的解讀來確定並且不應受限於或局限於上述詳細說明。

Claims (10)

1. 一種用於角膜雷射治療之球面像差參數優化之方法，所述方法包括：在經受角膜雷射治療之患者上進行瞳孔測量以便測量相應的瞳孔直徑，所述瞳孔直徑包括中間視覺直徑、普通光直徑、閱讀調節直徑、和明視覺直徑；計算所述球面像差之外直徑，所述外直徑大於所述中間視覺直徑；計算與所述球面像差之幅度相關聯之所述球面像差之內直徑，所述內直徑與所述明視覺直徑相對應；根據引起近視之屈光計算所述球面像差之幅度；計算所述球面像差從所述明視覺直徑延伸到所述普通光直徑之斜率；並且使用計算出的包括所述外直徑、所述內直徑、所述幅度、和所述斜率之球面像差，在患者上進行所述角膜雷射治療。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，進行所述瞳孔測量還包括確定所述瞳孔之瞳孔中心，並且所述方法還包括：基於所述瞳孔中心計算所述球面像差之中心。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，所述角膜雷射治療係遠視治療。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，使用雷射輔助原位角膜磨削術(LASIK)來進行所述角膜雷射治療。
5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，計算所述球面像差之斜率包括將多個高階球面像差相加。
6. 一種用於角膜雷射治療之球面像差參數優化之雷射參數系統，所述雷射參數系統包括：處理器，所述處理器存取存儲指令之記憶體介質，所述指令能夠由所述處理器執行用於：接收經受角膜雷射治療之患者之瞳孔測量數據，所述瞳孔測量數據包括相應的瞳孔直徑，所述瞳孔直徑包括中間視覺直徑、普通光直徑、閱讀調節直徑、和明視覺直徑；計算所述球面像差之外直徑，所述外直徑大於所述中間視覺直徑；計算與所述球面像差之幅度相關聯之所述球面像差之內直徑，所述內直徑與所述明視覺直徑相對應；根據引起近視之屈光計算所述球面像差之幅度；計算所述球面像差從所述明視覺直徑延伸到所述普通光直徑之斜率；並且使用計算出的包括所述外直徑、所述內直徑、所述幅度、和所述斜率之球面像差，致使在患者上進行所述角膜雷射治療。
7. 如申請專利範圍第6項所述之雷射參數系統，其中，所述瞳孔測量數據還包括所述瞳孔之瞳孔中心，並且其中，所述指令還可執行用於：基於所述瞳孔中心計算所述球面像差之中心。
8. 如申請專利範圍第6項所述之雷射參數系統，其中，所述角膜雷射治療係遠視治療。
9. 如申請專利範圍第6項所述之雷射參數系統，其中，使用雷射輔助原位角膜磨削術(LASIK)來進行所述角膜雷射治療。
10. 如申請專利範圍第6項所述之雷射參數系統，其中，用於計算所述球面像差之斜率之指令包括使多個高階球面像差相加之指令。