專利名稱：用于減少負(fù)性閃光幻視癥的iol周邊表面設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及人工晶體(intraocular lenses, IOL)，尤其涉及向患者提供視場 的像而不會(huì)感知周邊視野中的視覺偽像的IOL。
背景技術(shù)：
眼睛的屈光能力由角膜的屈光能力和自然晶狀體的屈光能力決定，其中晶狀體提 供眼睛的總屈光能力的約三分之一。老化的過程以及諸如糖尿病的某些疾病可能導(dǎo)致自然 晶狀體的混濁，即為一般稱為白內(nèi)障的疾病，其會(huì)不利地影響患者的視力。
人工晶體通常被用來代替此類混濁的自然晶狀體。雖然此類IOL能夠基本上恢 復(fù)患者的視力質(zhì)量，但植入IOL的某些患者報(bào)告出現(xiàn)異常光學(xué)現(xiàn)象，諸如其視力上的光暈、 眩光或暗區(qū)。這些異常通常稱為"閃光幻視癥(dysphotopsia)"。特別地，某些患者報(bào)告 出現(xiàn)陰影感知，特別是在其太陽穴的周邊視場中。這種現(xiàn)象通常稱為"負(fù)性閃光幻視癥 (negativedysphotopsia)，，。 因此，需要一種增強(qiáng)的I0L，尤其是一般能夠減少閃光幻視癥且特別地能夠減少對 陰影或負(fù)性閃光幻視癥的感知的I0L。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一般地提供了其中鏡片的一個(gè)或多個(gè)周邊表面被設(shè)計(jì)為改善并優(yōu)選地消 除某些IOL患者報(bào)告的陰影感知的人工晶體(IOL)。 本發(fā)明部分地基于這樣的發(fā)現(xiàn)，即IOL患者所感覺到的陰影可能是由光以非常大 的視角進(jìn)入眼睛時(shí)出現(xiàn)的雙成像效應(yīng)引起的。更具體地說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在許多傳統(tǒng)的IOL中 進(jìn)入眼部的大部分光被角膜和IOL兩者聚焦到視網(wǎng)膜上，但某些周邊的光錯(cuò)過IOL并因此 僅由角膜來聚焦。這導(dǎo)致形成次周邊像(second peripheral image)。雖然該像由于其擴(kuò) 展周邊視場而有價(jià)值，但在某些IOL用戶中，其可能導(dǎo)致能夠使人分心的對類似陰影現(xiàn)象 的感知。 為了減少白內(nèi)障手術(shù)的潛在并發(fā)癥，現(xiàn)代IOL的設(shè)計(jì)者已設(shè)法使光學(xué)組件("鏡 片")更小(并優(yōu)選地可折疊)以便可以在去除患者的自然晶狀體之后更容易地將其插入 囊袋中。減小的透鏡直徑和可折疊的透鏡材料是現(xiàn)代IOL手術(shù)成功的重要因素，因?yàn)樗鼈?減小了所需的角膜切口的尺寸。這繼而又減小了來自手術(shù)切口的角膜像差，因?yàn)槌３２恍?要縫合。自閉式切口的使用導(dǎo)致迅速的復(fù)原和引入像差的進(jìn)一步減小。然而，鏡片直徑選 擇的后果是IOL鏡片可能不總是足夠大(或者可能偏離虹膜太遠(yuǎn))以接收進(jìn)入眼部的所有 光。
此外，增強(qiáng)的聚合物材料的使用及其在IOL技術(shù)中的其它進(jìn)展已使得由于例如細(xì) 胞生長而引起的囊乳濁顯著減少，在將IOL植入眼睛之后曾經(jīng)發(fā)生過所述囊乳濁。手術(shù)技 術(shù)也已隨著透鏡設(shè)計(jì)和曾經(jīng)影響在IOL邊緣附近的光而現(xiàn)在在IOL周圍的區(qū)域中不再如此 的生物材料而得到改進(jìn)。這些改進(jìn)已使IOL用戶得到更好的周邊視力和更好的視網(wǎng)膜中央 凹視力。雖然周邊像未被看得與中央(軸向)像一樣清晰，但周邊視力可能是非常有價(jià)值 的。例如，周邊視力可以警示IOL用戶在其視場中存在對象，響應(yīng)于此，用戶可以轉(zhuǎn)而獲得 該對象的更清晰的像。關(guān)于這一點(diǎn)，有趣的是注意到視網(wǎng)膜是高度彎曲的光學(xué)傳感器，并因 此能夠潛在地提供比相當(dāng)?shù)钠降墓鈧鞲衅鞲玫碾x軸檢測能力。實(shí)際上，針對大于約60度 視角的周邊視網(wǎng)膜傳感器位于眼睛的前節(jié)中，并且一般朝著眼睛的后部取向，盡管這未得 到廣泛認(rèn)同。然而，在某些IOL用戶中，增強(qiáng)的周邊視力可能導(dǎo)致或加劇對例如陰影形式的 周邊視覺偽影的感知。 患者通常只在其視場的一部分中觀察到閃光幻視癥(或負(fù)性閃光幻視癥)，這是 因?yàn)楸亲?、臉頰和眉毛阻擋了大部分大角度周邊光線——除了從太陽穴方向進(jìn)入眼睛的那 些光線。此外，由于IOL通常被設(shè)計(jì)為通過觸件(h即tics)來附著于囊袋的內(nèi)部，所以固定 方面的誤差或囊袋本身的任何不對稱都可能使該問題加劇——尤其是在不對準(zhǔn)促使更多 的周邊太陽穴光繞過IOL鏡片的情況下。 在根據(jù)本發(fā)明教示的IOL的許多實(shí)施例中，IOL后表面的周邊區(qū)域被配置為將至 少部分入射其上的光(經(jīng)由所述前表面折射并通過透鏡體)引導(dǎo)至由進(jìn)入眼部且錯(cuò)過IOL 的光線形成的次級(jí)周邊像和由IOL形成的像之間的強(qiáng)度降低區(qū)域。這種將一部分光重新引 導(dǎo)至陰影區(qū)域的措施有利地改善了并且優(yōu)選地防止了 IOL用戶對周邊視力偽像的感知。
在一個(gè)方面，公開的IOL包括圍繞光軸布置的前表面和后表面，其中后表面包括 延伸至周邊區(qū)域的中央?yún)^(qū)域。在將IOL植入患者眼內(nèi)之后，前表面就與后表面的中央?yún)^(qū)域 在視網(wǎng)膜上協(xié)同形成視野的像，并且后表面的周邊區(qū)域?qū)⒅辽俨糠秩肷淦渖系墓?例如， 經(jīng)由所述前表面折射)引導(dǎo)到偏離所述像的至少一個(gè)視網(wǎng)膜位置，由此抑制閃光幻視癥。
在一個(gè)相關(guān)方面，周邊區(qū)域適于接收相對IOL光軸以在約50至約80度范圍內(nèi)的 角度入射到前表面上的至少部分光線。在某些實(shí)施例中，前表面相對光軸呈現(xiàn)出在約2mm 至約4. 5mm范圍內(nèi)的半徑，后表面的中央部分則呈現(xiàn)出在約1. 5mm至約4mm范圍內(nèi)的相應(yīng) 半徑。此外，周邊區(qū)域可以具有在約0.5mm至約lmm范圍內(nèi)的寬度。鏡片優(yōu)選地由具有適 當(dāng)折射率(例如，在約1. 4至約1. 6范圍內(nèi))的生物相容性材料制成。
在另一個(gè)方面，由IOL前表面與后表面的中央?yún)^(qū)域組合提供的聚焦能力大于由前 表面與后表面的周邊區(qū)域組合提供的對應(yīng)聚焦能力。舉例而言，這一聚焦能力差異可以在 約25%至約75%范圍內(nèi)，并且優(yōu)選地在約25%至約50%范圍內(nèi)。 在另一個(gè)方面，在上述IOL中，前表面或者后表面的中央?yún)^(qū)域中的至少一個(gè)呈現(xiàn)
非球面性，例如由在約-io至約-100范圍內(nèi)的二次曲線常數(shù)表征的非球面性。 在另一個(gè)方面，邊緣表面可以在前表面和后表面的邊界間延伸。在許多實(shí)施例中，
邊緣表面是有紋路的(例如，該表面包括物理表面振幅在約0. 5微米至約2微米范圍內(nèi)的
波動(dòng)表面)，以便散射入射其上的光，由此防止會(huì)惡化閃光幻視癥的次像的形成。雖然在此
實(shí)施例中邊緣表面基本平坦，但是在其他實(shí)施例中，該表面優(yōu)選地具有高度凸面以進(jìn)一步
降低由入射其上的光線的內(nèi)部反射所導(dǎo)致的負(fù)性閃光幻視癥的危險(xiǎn)。
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在又一個(gè)實(shí)施例中，布置在前表面或后表面中央?yún)^(qū)域的一部分上的衍射結(jié)構(gòu)為 IOL提供了多個(gè)焦點(diǎn)，例如近焦和遠(yuǎn)焦。 在另一個(gè)方面，公開了一種IOL，該IOL包括圍繞光軸布置的前光學(xué)表面和后光學(xué) 表面，其中這些表面協(xié)作提供主要聚焦能力，用以在植入IOL的患者眼內(nèi)的視網(wǎng)膜上生成 視野的像。環(huán)形周邊表面圍繞后表面。環(huán)形表面適于聯(lián)合前表面，憑借小于主聚焦能力的 次聚焦能力將入射到前表面上的部分光線引導(dǎo)至視網(wǎng)膜，由此改善閃光幻視癥。在某些實(shí) 施例中，次聚焦能力與主聚焦能力相差約25%至約75%范圍內(nèi)的因數(shù)，并且優(yōu)選地相差約 25%至約50%范圍內(nèi)的因數(shù)。 在某些實(shí)施例中，后表面和環(huán)形周邊表面形成相接光學(xué)表面，而在其他實(shí)施例中， 它們包括連接在一起的獨(dú)立表面。此外，在某些實(shí)施例中，前表面和后表面都具有凸面形 狀，而在其他實(shí)施例中，它們具有不同的形狀，諸如凹面或平坦形狀。 在又一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種IOL，該IOL包括圍繞光軸布置的前光學(xué)表面和后 光學(xué)表面。IOL還包括至少部分圍繞后表面的環(huán)形聚焦表面，其中環(huán)形聚焦表面適于在IOL 植入受試者眼內(nèi)之后抑制閃光幻視癥。 在一個(gè)相關(guān)方面，在上述IOL中，環(huán)形聚焦表面可以提供折射和/或衍射聚焦能力 中的任一種。例如，環(huán)形聚焦表面可以包括衍射結(jié)構(gòu)，用于將光引導(dǎo)至患者視網(wǎng)膜以改善并 且優(yōu)選地防止閃光幻視癥。 在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供具有前表面和后表面的IOL。 IOL還可以包括至少部分 圍繞后表面的一個(gè)或多個(gè)聚焦元件，用以將入射在IOL上的部分光學(xué)引導(dǎo)至視網(wǎng)膜以抑制 閃光幻視癥。舉例而言，聚焦元件包括多個(gè)小透鏡。 在其他方面，公開了一種矯正視力的方法，所述方法包括提供一種用于植入患者 眼內(nèi)的人工晶體(IOL)，其中該IOL包括圍繞光軸布置的前光學(xué)表面和后光學(xué)表面，并且所 述后表面包括適于抑制閃光幻視癥的環(huán)形聚焦區(qū)域。IOL可被植入患者眼內(nèi)，例如代替混濁 的自然晶狀體。 通過結(jié)合附圖來參考以下詳細(xì)說明，可以獲得對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，下面將簡 要描述附圖。


圖1A是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的I0L的示例性側(cè)視圖。
圖1B是圖1A所示I0L的示例性透視圖。 圖2示例性地描繪了入射在圖1A和1B所示I0L的前表面上的部分光線由該表面 折射以到達(dá)該IOL后表面的周邊區(qū)域。 圖3是圖1A和1B所示I0L的另一個(gè)示例性側(cè)視圖，其中標(biāo)出了前表面的半徑、后 表面中央?yún)^(qū)域的半徑、以及后表面環(huán)形周邊區(qū)域的寬度。 圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的I0L的示例性側(cè)視圖，其中該I0L包括紋理邊緣。
圖5示例性地描繪了根據(jù)本發(fā)明的I0L的后表面周邊區(qū)域用以改善并且優(yōu)選地防 止閃光幻視癥的聚焦功能。 圖6A是對應(yīng)于理想常規(guī)I0L的計(jì)算出的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)。 圖6B是對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的理想I0L的計(jì)算出的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)。
圖7是描繪對于常規(guī)IOL以及根據(jù)本發(fā)明兩個(gè)實(shí)施例的兩個(gè)IOL而言，作為視角的函數(shù)的視網(wǎng)膜上輻照度的理論曲線圖。 圖8示例性地描繪了圖IA所示IOL的后表面的橫截面切片。 圖9示例性地描繪了入射到根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的IOL的紋理邊緣表面的光的散射。 圖10A是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的IOL的示例性橫截面視圖，其中該IOL具有前表面、后表面以及圍繞后表面的環(huán)形衍射周邊區(qū)域。 圖10B是圖10A所示IOL的后表面和環(huán)形衍射區(qū)域的示例性頂視圖。 圖IOC是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的IOL的示例性側(cè)視圖，其中該IOL在其后表面
的周邊區(qū)域上具有菲涅耳透鏡。 圖11A是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的IOL的示例性側(cè)視圖。 圖IIB示例性地描繪了植入患者眼內(nèi)的圖IIA所示IOL，其中進(jìn)一步例示了該IOL抑制閃光幻視癥的情況。 圖12是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的多焦IOL的示例性側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明一般提供人工晶體，該人工晶體包括周邊光引導(dǎo)表面和/或光學(xué)元件用以將至少一部分入射光引導(dǎo)至偏離由IOL形成主像的一個(gè)或多個(gè)視網(wǎng)膜位置，從而抑制(改善并且優(yōu)選地防止)用戶IOL視野內(nèi)的周邊視力偽像。術(shù)語"人工晶體"及其縮寫"IOL"在本文中可互換地用來描述植入到眼內(nèi)以代替眼部自然晶狀體或不管自然晶狀體是否被摘除而以另外的方式增加視力的鏡片。舉例而言，有晶狀體眼晶體(phakiclenses)是那些能夠被植入眼內(nèi)但不除去自然晶狀體的示例。 例如，通過參考圖1A和IB，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的人工晶體(IOL) 10包括圍繞光軸OA布置的鏡片12，該鏡片12由前表面14、后表面16、以及在前表面和后表面之間延伸的邊緣表面18組成。后表面16包括延伸至環(huán)形周邊區(qū)域22的中央?yún)^(qū)域20。
前表面14與后表面16的中央?yún)^(qū)域20具有基本上凸面的形狀——雖然在其他實(shí)施例中其他形狀也是可行的——并且協(xié)同提供期望的聚焦能力，例如在約-20D至約40D范圍內(nèi)，且優(yōu)選地在約-15D至約+10D范圍內(nèi)的聚焦能力。如下將進(jìn)一步討論的，在將IOL植入患者眼內(nèi)之后，由前表面聯(lián)合后表面的中央?yún)^(qū)域所提供的屈光能力促進(jìn)在患者視網(wǎng)膜上生成視野的像。 然而在此實(shí)施例中，后表面16的周邊表面22具有基本上凹面的形狀，并且適于接收相對光軸OA以大角度入射到前表面上的周邊光線，例如相對于光軸OA以大于50度(例如，在約50度至約80度范圍內(nèi))的角度入射到前表面上的光線。更具體地，如圖2中示例性所示，這些光線(例如，光線24a和24b)由前表面14折射通過透鏡體進(jìn)而入射到周邊區(qū)域上。如下將進(jìn)一步討論的，周邊聚焦區(qū)域22將這些光線引導(dǎo)至偏離由前表面與后表面的中央?yún)^(qū)域形成的像的一個(gè)或多個(gè)視網(wǎng)膜位置，由此抑制患者對周邊視力偽像(例如，暗影)的感知。為此目的，在許多實(shí)施例中，由前表面聯(lián)合后表面的周邊區(qū)域提供的折射能力(在本文中也被稱為IOL的次能力)小于IOL的主折射能力(S卩，由前表面與后表面的中央?yún)^(qū)域提供的折射能力)。舉例而言，10L的次聚焦能力與主聚焦能力相差約25X至約75X范圍內(nèi)的因數(shù)，并且優(yōu)選地相差約25%至約50%范圍內(nèi)的因數(shù)。在此實(shí)施例中，IOL的次能 力約為其主能力的一半。 如圖3中示例性地示出，在許多實(shí)施例中，前表面14可以具有相對于光軸0A在約 2mm至約4. 5mm范圍內(nèi)的半徑R，而后表面16的中央?yún)^(qū)域20可以具有相對于光軸OA在約 1. 5mm至約4mm范圍內(nèi)的半徑R'。后表面16的環(huán)形周邊區(qū)域20則可以具有在約0. 5mm至 約lmm范圍內(nèi)的寬度w。此外，形成IOL的材料的折射率可以在約1. 4至約1. 6的范圍內(nèi)。
參見圖4，在某些實(shí)施例中，在前表面14和后表面16的邊界之間延伸的邊緣表面 18是有紋理的，從而引起入射其上的光線散射。例如，邊緣表面18可以包括物理表面振幅 在可見光波長量級(jí)的表面波動(dòng)26 (例如，表面波動(dòng)振幅可以在約0. 5微米至約2微米的范 圍內(nèi))。 鏡片12優(yōu)選地由生物相容材料形成，例如軟丙烯酸(soft acrylic)、硅樹脂、水 凝膠或具有特定應(yīng)用所需的折射率的其它生物相容聚合物材料。例如，在某些實(shí)施例中，鏡
片可以由一般稱為Acryso產(chǎn)的2-苯乙基丙烯酸酯和2-苯乙基甲基丙烯酸酯的交聯(lián)共聚
物制成。 再次此參考圖1A，I0L 10還包括便于I0L在眼中放置的多個(gè)固定構(gòu)件(觸件)28。 類似于鏡片10，觸件28也可由合適的生物相容性材料制成，諸如聚甲基丙烯酸甲酯。在某 些實(shí)施例中，觸件可與鏡片整體形成，而在其他實(shí)施例中，(多片I0L)觸件可被分別形成并 以本領(lǐng)域內(nèi)已知的方式附至鏡片。在后一種情況下，形成觸件的材料可以與形成鏡片的材 料相同或不同。應(yīng)該理解的是，本領(lǐng)域內(nèi)已知各種用于維持透鏡穩(wěn)定和置中的觸件設(shè)計(jì)，例 如包括C環(huán)、J環(huán)、和板狀觸件設(shè)計(jì)。本發(fā)明很容易采用這些觸件設(shè)計(jì)中的任何一種。
此外，在此實(shí)施例中，鏡片10是可折疊的，以便其插入患者眼內(nèi)，例如用以替換混 濁的自然晶狀體。 使用時(shí)，可在白內(nèi)障手術(shù)期間將IOL植入患者眼內(nèi)，以代替混濁的自然晶狀體。在 白內(nèi)障手術(shù)期間，可以例如經(jīng)由金剛石刀片在角膜內(nèi)做出切口，以允許其他儀器進(jìn)入眼內(nèi)。 隨后，可以經(jīng)由該切口來接近前晶狀體囊以便以圓形方式進(jìn)行切割或?qū)⑵鋸难劬χ腥コ?然后可以通過角膜切口插入探針以便經(jīng)由超聲波來打碎自然晶狀體，并可以吸出晶狀體碎 片?？梢圆捎米⑸淦鱽韺⒋藭r(shí)處于折疊狀態(tài)的IOL放置在原晶狀體囊中。在插入時(shí)，I0L可 以展開且其觸件可以將其錨定在囊袋內(nèi)。 在某些情況下，通過利用注射器系統(tǒng)而不是采用鉗子插入來將IOL植入眼睛中。 例如，可以使用具有適于通過小切口插入眼睛中的噴嘴的注射機(jī)頭(handpiece)?？梢酝苿?dòng) 10L通過噴嘴孔以便將其以折疊、擰扭、或其它壓縮狀態(tài)傳送到囊袋。此類注射器系統(tǒng)的使 用可能是有利的，因?yàn)槠湓试S通過小切口將IOL植入眼睛中，并進(jìn)一步使醫(yī)療人員對IOL的 處置最小化。舉例來說，通過引用結(jié)合到本文中的題為"Lens DeliverySystem"的美國專 利No. 7， 156， 854公開了一種I0L注射器系統(tǒng)。諸如I0L10的根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例的I0L 優(yōu)選地被設(shè)計(jì)為，在保證其形狀和尺寸允許其經(jīng)由注射器系統(tǒng)通過小切口被插入眼睛中的 同時(shí)抑制閃光幻視癥。 在植入患者眼內(nèi)之后，I0L 10可以形成視野的像。舉例而言，參考圖5，源于視野 的多個(gè)光線(諸如示例性光線30)由IOL前表面的屈光能力和該IOL后表面中央?yún)^(qū)域的屈 光能力聯(lián)合聚焦，以在視網(wǎng)膜上形成像I1(在此也被稱為主像)。在示例性的I0L 10中，后表面16的中央?yún)^(qū)域20具有小于前表面的徑向延伸，以便適應(yīng)對IOL內(nèi)周邊區(qū)域22的容納。然而，后表面中央?yún)^(qū)域的尺寸較小并不會(huì)導(dǎo)致在軸光學(xué)像質(zhì)量的實(shí)質(zhì)劣化。更具體地，角膜提供光線到達(dá)IOL前表面之前的部分聚焦，而前表面則在光線到達(dá)IOL后表面之前進(jìn)一步聚焦光線。結(jié)果，以給定直徑(例如，6mm)入射到角膜上的大部分在軸光束在后表面上具有減小的直徑。由此，周邊區(qū)域不會(huì)干擾這類光束的聚焦，因此能夠獲得具有良好光學(xué)質(zhì)量的視野的像。 繼續(xù)參考圖5以及圖1A， 10L后表面的周邊區(qū)域22進(jìn)而接收相對于IOL光軸OA以相對較大角度入射在IOL前表面上的光線(諸如，示例性光線34)，并將這些光線引導(dǎo)至視網(wǎng)膜上偏離像Il的(一個(gè)或多個(gè))位置(諸如，視網(wǎng)膜位置I2)上，從而抑制閃光幻視癥。通過考慮以大視角(例如，相對于眼視軸以大于約50度的角度，例如在約50度至約80度范圍內(nèi)的角度)進(jìn)入眼內(nèi)的部分周邊光線(諸如，光線38)可能錯(cuò)過IOL，能夠更好地理解用以改善并且優(yōu)選地防止閃光幻視癥的所述周邊區(qū)域的所述聚焦功能。由此，這些光線僅由角膜折射，并因此入射到視網(wǎng)膜的周邊部分以形成次像(諸如圖示描繪的像I3)。這類二次成像效應(yīng)能夠引起部分患者對陰影狀現(xiàn)象的感知。為了減輕這類效應(yīng)，后表面周邊區(qū)域?qū)⑷肷涞絀OL的部分光線引導(dǎo)至兩像之間的陰影區(qū)。更具體地，如上所述，外圍入射到IOL前表面上的部分光線由前表面折射，通過透鏡體、周邊區(qū)域，周邊區(qū)域進(jìn)而又折射這些光線以將其引導(dǎo)至視網(wǎng)膜強(qiáng)度降低(陰影)區(qū)。 作為進(jìn)一步的例示，圖6A示出了針對其中植入了常規(guī)I0L的人工晶狀體眼的周邊視網(wǎng)膜所計(jì)算出的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)。 PSF對應(yīng)于由來自遙遠(yuǎn)點(diǎn)光源且以大視角入射的光形成的像。示例性的PSF包括兩個(gè)分量對應(yīng)于由角膜和IOL的聯(lián)合聚焦能力(例如，約60D的總能力)聚焦的光的中央分量A，以及對應(yīng)于錯(cuò)過IOL且僅由角膜聚焦能力(例如，約44D的能力)聚焦的光的周邊分量B。在此例中，僅示出了對應(yīng)于從太陽穴方向進(jìn)入眼睛的光線的一個(gè)周邊分量，因?yàn)楸亲印⒛橆a和眉毛通常阻擋了以其他方向行進(jìn)的光形成的這類陰影。這兩個(gè)分量的存在創(chuàng)建了一個(gè)中間陰影區(qū)，在周邊視力中看見大對象時(shí)會(huì)將該陰影區(qū)感知為陰影。該陰影是周邊的(例如在以約70度視角入射的情況下)并且典型地被感知為位于其中視網(wǎng)膜與進(jìn)入光相對垂直的眼球赤道區(qū)域內(nèi)。感知的陰影通常是由于大對象(例如，典型地伴隨著強(qiáng)光下較小的瞳孔)而非點(diǎn)光源。換句話說，陰影通過添加對應(yīng)于對象不同點(diǎn)的PSF而被創(chuàng)建。此外，該P(yáng)SF的細(xì)長月牙形狀趨向于增強(qiáng)垂直陰影的可視性，其被部分IOL用戶描述為月牙形。 相比之下，圖6B示出了針對其中植入了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的IOL(諸如上述IOL 10)的有人工晶狀體眼的視網(wǎng)膜所計(jì)算出的PSF。類似于圖6A中針對常規(guī)I0L示出的PSF，該P(yáng)SF同樣包括中央分量A和周邊分量B。然而，該P(yáng)SF還包括位于中央分量和周邊分量的間隔內(nèi)的中間分量C。中間PSF分量由IOL的前表面以及其后表面的周邊區(qū)域的聯(lián)合聚焦功能生成。雖然這一中間PSF分量對軸向成像沒有實(shí)質(zhì)影響，但是它改善并且優(yōu)選地消除了對陰影的感知。 通過進(jìn)一步例示本發(fā)明IOL的周邊區(qū)域改善暗影感知的聚焦功能，圖7提供了理想常規(guī)IOL和根據(jù)本發(fā)明兩個(gè)實(shí)施例的兩個(gè)示例性理想IOL之間的視網(wǎng)膜輻照度與視角關(guān)系的理論對照。對應(yīng)于常規(guī)IOL的曲線(由實(shí)心三角形示出)在約75度視角處示出會(huì)導(dǎo)致陰影感知的凹陷(dip)。相比之下，對應(yīng) 本發(fā)明的IOL(由實(shí)心球體示出的曲線對應(yīng)于具有基本呈球形的周邊環(huán)形區(qū)域的IOL，由空心方塊示出的曲線則對應(yīng)于具有復(fù)曲面周邊 環(huán)形區(qū)域的I0L)示出了減小約50%的陰影深度(S卩，在約75度視角處的凹陷深度)。這 一減小能夠改善并且在許多情況下消除患者對陰影的感知。實(shí)際上，即便是創(chuàng)建暗影條件 的有限減小都有希望消除對暗影的感知。 IOL 10的環(huán)形周邊區(qū)域可以具有各種不同的表面輪廓。例如，圖8示例性地示出 了在包含光軸OA的平面內(nèi)所述IOL后表面的橫截面切片A。在某些實(shí)施例中，表征周邊區(qū) 域橫截面輪廓的曲線B可以具有半圓形的形式。作為替換，在某些情況下，曲線B可以呈現(xiàn) 隨著與光軸OA距離的增加而增加的圓形偏差。在其他實(shí)施例中，曲線A可以基本上呈拋物 線，或者采用任何其他合適的形狀。 參見圖4和圖9，如上所述，在某些實(shí)施例中邊緣表面18是有紋理的，例如包括多 個(gè)表面波動(dòng)26。紋理表面可以引起入射到前表面14并由前表面14折射的光線(諸如光線 11)散射。由紋理表面引起的這類光散射改善并優(yōu)選地消除入射到邊緣表面上的部分光經(jīng) 歷全內(nèi)反射并在隨后被后表面16折射以在視網(wǎng)膜上形成次像的可能性。這類次像可以引 起患者對暗影的感知，該現(xiàn)象典型地被稱為正性閃光幻視癥。因此，邊緣表面的紋理能夠優(yōu) 選地防止這類正性閃光幻視癥。此外，在某些實(shí)現(xiàn)中，邊緣表面呈高度凸面。
本發(fā)明的某些實(shí)施例提供將入射到IOL上的部分光送入陰影區(qū)以改善并且優(yōu)選 地防止閃光幻視癥的衍射后周邊區(qū)域。舉例而言，圖10A和10B示例性地描繪了包括協(xié)同 提供期望屈光能力的前表面56和后表面58的這類IOL 54，其中所述期望屈光能力例如在 約-15D至約40D范圍內(nèi)，并且在本文中被稱為IOL的主能力。衍射結(jié)構(gòu)60形成圍繞后表 面59的環(huán)形周邊區(qū)域。進(jìn)一步地，優(yōu)選地有紋理的邊緣表面61將前表面與周邊區(qū)域的外邊 界相連。雖然未示出，但I(xiàn)OL 54還可以包括便于其在患者眼睛中放置的多個(gè)固定構(gòu)件(觸 件)。 在此實(shí)施例中，衍射結(jié)構(gòu)60由多個(gè)衍射區(qū)62形成，每個(gè)衍射區(qū)71與相鄰區(qū)隔開 一個(gè)步階(st印)。在本實(shí)施例中，步階高度是均勻的——雖然在其它實(shí)施例中還可以有不 均勻高度——且可以由以下關(guān)系式來表示 步階高度=_^_式(1) 其中， A表示設(shè)計(jì)波長(例如，550nm); a表示可被調(diào)整以控制與各個(gè)階次相關(guān)的衍射效率的參數(shù)，例如可以將a選擇為 1， n2表示鏡片的折射率，以及 ni表示其中放置有透鏡的介質(zhì)的折射率。 雖然在此實(shí)施例中，衍射周邊區(qū)域具有基本平坦的基礎(chǔ)輪廓；但是在其他實(shí)施例 中，該基礎(chǔ)輪廓可以是曲線的。使用中，衍射結(jié)構(gòu)60接收入射到前表面上的部分周邊光線， 例如相對光軸OA以約50度至約80度范圍內(nèi)的角度入射到前表面上的光線。該衍射結(jié)構(gòu)將 這些光線中的至少部分引導(dǎo)至相對于由IOL主能力形成的像有偏移的視網(wǎng)膜區(qū)域(例如， 引導(dǎo)至由進(jìn)入眼部但錯(cuò)過IOL的周邊光線形成的次像和由IOL形成的像之間的陰影區(qū))，從
10而抑制閃光幻視癥。為此目的，在某些情況下，衍射結(jié)構(gòu)和前表面一起提供小于IOL主能力在約25%至約75%范圍內(nèi)，優(yōu)選地在約25%至約50%范圍內(nèi)的因數(shù)的屈光能力。
參考圖IOC，根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的IOL 11包括前表面13以及從中央部分17延伸到周邊部分19的后表面15。在后表面的周邊區(qū)域上設(shè)置有菲涅耳透鏡21。菲涅耳透鏡適于將入射其上的光引導(dǎo)至由前表面和后表面的中間部分形成的像與可由進(jìn)入眼部且錯(cuò)過IOL的周邊光線形成的次周邊像之間的視網(wǎng)膜陰影區(qū)。在某些實(shí)現(xiàn)中，由前表面和菲涅耳透鏡聯(lián)合提供的屈光能力小于由前表面和后表面的中央部分提供的屈光能力，例如小在約25%至約75%范圍內(nèi)的因數(shù)。 在某些情況下，主像(由IOL的前表面和其后表面的中央?yún)^(qū)域形成的像)的圖像質(zhì)量能夠影響對陰影的感知。因此，在某些實(shí)施例中，前表面和/或后表面的中央部分可以呈現(xiàn)出一定程度的非球面性和/或復(fù)曲面性。諸如本文所討論的各種實(shí)施例的關(guān)于非球面和/或復(fù)曲面在IOL中的使用的其它教示可以在于2005年12月1日提交的題為"Contrast-Enhancing Aspheric Intraocular Lens，，的美國專利申請No. 11/000， 728中找到，該美國專利申請被公開為公報(bào)No. 2006/0116763，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文中。
在某些實(shí)施例中，IOL后表面的周邊區(qū)域包括多個(gè)小透鏡，例如以彼此相鄰放置的聚焦表面的形式，其中每個(gè)小透鏡都能夠?qū)⑷肷淦渖系墓庖龑?dǎo)至陰影區(qū)的一部分。舉例而言，圖IIA示例性地描繪了根據(jù)這類實(shí)施例的包括鏡片65的IOL 63，其中鏡片65包括前光學(xué)表面67和后光學(xué)表面69。圍繞后表面的環(huán)形區(qū)域71包括具有曲線表面形式的多個(gè)小透鏡73。前表面、后表面的徑向尺寸以及環(huán)形區(qū)域的寬度可以與以上結(jié)合在前實(shí)施例提供的那些相類似。如圖IIB示例性地示出，在植入眼內(nèi)之后，前表面和后表面的組合可以通過聚焦源于視野的多個(gè)光線(諸如示例性光線75)在眼視網(wǎng)膜上形成像Il。部分周邊光線(諸如示例性光線77)可能錯(cuò)過I0L而形成次像I2。然而，小透鏡73可以將經(jīng)由前表面折射而入射其上的光線(諸如示例性光線79)重新引導(dǎo)至像I1和I2之間的視網(wǎng)膜位置，從而抑制對由患者周邊視野內(nèi)的對象所引起的陰影的感知。為此目的，IOL前表面和每個(gè)小透鏡的組合屈光能力優(yōu)選地小于前表面和后表面的組合屈光能力，例如小在約25%至約75%范圍內(nèi)的因數(shù)。 在某些實(shí)施例中，衍射結(jié)構(gòu)設(shè)置在IOL的前表面或其后表面的中央部分上，由此提供多焦IOL，例如具有遠(yuǎn)焦和近焦屈光能力的IOL。例如，圖12示例性地描繪了根據(jù)這類實(shí)施例的I0L 42， I0L 42包括具有前表面46和后表面48的鏡片44，其中后表面48由中央?yún)^(qū)域48a和周邊區(qū)域48b所表征。周邊區(qū)域適于以上述討論的方式改善并且優(yōu)選地防止閃光幻視癥。衍射結(jié)構(gòu)50被設(shè)置在前表面44上。衍射結(jié)構(gòu)50包括相互分開多個(gè)步階的多個(gè)衍射帶52，所述多個(gè)步階表現(xiàn)出隨著與光軸OA距離的增加而相關(guān)地減小的高度——雖然在其它實(shí)施例中所述步階高度可以是均勻的。換言之，在本實(shí)施例中，衍射帶的邊界處的步階高度被"平滑(即odized)"以便修改與孔徑尺寸相關(guān)的被衍射到近焦點(diǎn)和遠(yuǎn)焦點(diǎn)的光能的百分率(例如，隨著孔徑尺寸的增大，更多的光能被衍射到遠(yuǎn)焦點(diǎn))。舉例而言，每個(gè)帶邊界處的梯級(jí)高度可以根據(jù)以下關(guān)系式來定義 步階高度-^/叩。^式(3) 其中
A表示設(shè)計(jì)波長(例如，550nm)， a表示可被調(diào)整以控制與各個(gè)階次相關(guān)的衍射效率的參數(shù)，例如可以將a選擇為
1. 9 ; 化表示鏡片的折射率， ni表示其中放置有透鏡的介質(zhì)的折射率，以及 fap。dize表示標(biāo)度函數(shù)，該標(biāo)度函數(shù)的值隨著到光軸和透鏡前表面的交叉點(diǎn)的徑向
距離的增大而減小。舉例來說，可以由以下關(guān)系式來定義標(biāo)度函數(shù)fap。d^ :
廠i' 3 /。p。必e = 1 —(丄)式(4)
其中 ri表示第i帶的徑向距離， r。ut表示最后一個(gè)雙焦點(diǎn)衍射區(qū)的外半徑。還可以采用其它平滑標(biāo)度函數(shù)，諸如 于2004年12月1日提交且序號(hào)為11/000770的題為"ApodizedAspheric Diffractive Lenses"的共同待決專利申請中所公開的那些，上述專利申請通過引用結(jié)合到本文中。
在本示例性實(shí)施例中，所述衍射帶采取環(huán)形區(qū)域的形式，其中依照以下關(guān)系式來 定義帶邊界的徑向位置(r》
r,2 =(2!' + 1);1/式(5)
其中 i表示帶號(hào)(i = 0表示中心帶)，
a表示第i帶的徑向位置，
A表示設(shè)計(jì)波長，以及 [OO91] f表示增加能力。 在許多實(shí)施例中，I0L 42提供在約-15D至約40D范圍內(nèi)的遠(yuǎn)焦屈光能力，以及 在約ID至約4D范圍內(nèi)優(yōu)選地在約2D至約3D范圍內(nèi)的近焦屈光能力。有關(guān)平滑衍射透 鏡的進(jìn)一步的教示可以在題為"Diffractive Multifocal Ophthalmic Lens"的美國專利 No. 5， 688， 142中找出，該專利的內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以對上述實(shí)施例 進(jìn)行各種修改。
1權(quán)利要求
一種人工晶體(IOL)，包括圍繞光軸放置的前光學(xué)表面和后光學(xué)表面，所述后表面具有延伸至周邊區(qū)域的中央?yún)^(qū)域，其中前表面和所述中央?yún)^(qū)域適于在視網(wǎng)膜上協(xié)同形成視野的像，并且所述周邊區(qū)域適于將入射到前表面的部分光線引導(dǎo)到偏離所述像的至少一個(gè)視網(wǎng)膜位置，由此抑制對周邊視場內(nèi)視覺偽影的感知。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的IOL，其中所述周邊區(qū)域適于接收相對光軸以在約50至約80 度的范圍內(nèi)的角度入射到前表面上的至少部分光線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的IOL，其中由所述前表面與后表面的所述中央?yún)^(qū)域組合提供 的聚焦能力大于由所述前表面與后表面的所述周邊區(qū)域組合提供的對應(yīng)聚焦能力。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的10L，其中，所述聚焦能力的差異在約25X至約75X的范圍內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的IOL，其中所述前表面相對所述光軸呈現(xiàn)出在約2mm至約 4. 5mm范圍內(nèi)的半徑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的IOL，其中后表面的所述中央?yún)^(qū)域相對所述光軸呈現(xiàn)在約 1. 5mm至約4mm范圍內(nèi)的半徑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的10L，其中所述周邊區(qū)域具有在約0.5mm至約lmm范圍內(nèi)的寬度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的IOL，其中所述前表面和后表面的所述中央?yún)^(qū)域中的至少一 個(gè)呈現(xiàn)由在約-10至約-100范圍內(nèi)的復(fù)曲面常數(shù)所表征的非球面性。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的IOL，還包括在所述前表面和所述后表面的邊界之間延伸的 邊緣表面。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的IOL，所述邊緣表面是有紋理的，從而散射入射其上的光。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的IOL，其中所述紋理邊緣表面包括具有在約0. 5微米至約 2微米范圍內(nèi)的物理表面振幅的多個(gè)表面起伏。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的IOL，還包括設(shè)置在后表面的所述周邊區(qū)域上的菲涅耳透鏡。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的IOL，還包括設(shè)置在后表面的所述周邊區(qū)域上的衍射結(jié)構(gòu)。
14. 一種人工晶體(IOL)，包括:前表面和后表面，所述后表面具有延伸至周邊區(qū)域的中央?yún)^(qū)域，其中所述前表面和后表面的所述中央?yún)^(qū)域協(xié)同提供多聚焦能力，并且后表面的所述周 邊區(qū)域適于將入射其上的至少部分光線引導(dǎo)至由前表面和后表面中央?yún)^(qū)域形成的像與由 進(jìn)入眼部但錯(cuò)過IOL的光線形成的次周邊像之間的視網(wǎng)膜位置，從而抑制對周邊視覺偽像 的感知。
15. —種人工晶體(IOL)，包括a) 圍繞光軸設(shè)置的前光學(xué)表面和后光學(xué)表面；以及b) 至少部分圍繞所述后表面的環(huán)形周邊表面，所述前表面和所述后表面協(xié)同提供主聚焦能力，用以在植入IOL的患者眼內(nèi)的視網(wǎng)膜 上生成視野的像，其中所述周邊環(huán)形表面適于聯(lián)合所述前表面，憑借小于所述主聚焦能力的次聚焦能力 將入射到前表面上的部分光線引導(dǎo)到視網(wǎng)膜上，從而抑制對周邊視野內(nèi)視覺偽像的感知。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的IOL，其中所述環(huán)形周邊表面適于接收相對光軸以在約50 至約80度范圍內(nèi)的角度入射到前表面上的至少部分光線。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的I0L，其中所述前表面和所述后表面具有基本凸面的形狀。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的IOL，其中所述環(huán)形周邊表面具有基本凹面的形狀。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的IOL，其中所述次聚焦能力與所述主聚焦能力相差在約 25%至約75%范圍內(nèi)的因數(shù)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的IOL，其中所述次聚焦能力包括衍射聚焦能力。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的IOL，其中所述環(huán)形周邊表面和所述后表面形成相連光學(xué) 表面。
22. —種人工晶體(IOL)，包括a) 圍繞光軸設(shè)置的前光學(xué)表面和后光學(xué)表面；以及b) 圍繞所述后表面的環(huán)形聚焦表面，其中所述環(huán)形聚焦表面適于在IOL植入患者眼內(nèi)之后抑制對周邊視覺偽像的感知。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的IOL，其中所述環(huán)形聚焦表面將入射其上的光引導(dǎo)至偏離 由所述前表面和后表面協(xié)同形成的視野像的一個(gè)或多個(gè)視網(wǎng)膜位置。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的IOL，其中所述環(huán)形聚焦表面提供折射聚焦能力。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的IOL，其中所述環(huán)形聚焦表面提供衍射聚焦能力。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的IOL，其中所述環(huán)形聚焦表面包括用于提供所述衍射聚焦 能力的衍射結(jié)構(gòu)。
27. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的IOL，其中所述環(huán)形聚焦表面包括菲涅耳透鏡。
28. —種人工晶體(IOL)，包括a) 具有前表面和后表面的鏡片；以及b) 至少部分圍繞后表面的一個(gè)或多個(gè)聚焦元件，用以將光引導(dǎo)至視網(wǎng)膜從而抑制對周 邊視野內(nèi)視覺偽像的感知。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的IOL，其中所述聚焦元件包括小透鏡。
30. —種矯正視力的方法，包括以下步驟a) 提供用于植入患者眼內(nèi)的人工晶體(IOL)，所述IOL包括圍繞光軸放置的前光學(xué)表 面和后光學(xué)表面，所述后光學(xué)表面包括適于抑制閃光幻視癥的周邊環(huán)形聚焦區(qū)域；以及b) 將所述IOL植入患者眼內(nèi)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述IOL包括放置在所述前光學(xué)表面和所述后 光學(xué)表面的至少一個(gè)表面上的衍射結(jié)構(gòu)。
全文摘要
公開了一種IOL(10)，該IOL包括圍繞光軸(OA)布置的前表面(14)和后表面(16)，其中后表面包括延伸至周圍區(qū)域(22)的中央?yún)^(qū)域。在將IOL植入患者眼內(nèi)之后，前表面就與后表面的中央?yún)^(qū)域在視網(wǎng)膜上協(xié)同形成視野的像，并且后表面的周邊區(qū)域?qū)?例如，經(jīng)由所述前表面折射)至少部分入射其上的光線(24a，24b)引導(dǎo)到偏離所述像的至少一個(gè)視網(wǎng)膜位置，從而抑制閃光幻視癥。
文檔編號(hào)A61F2/16GK101730513SQ200880019543
公開日2010年6月9日 申請日期2008年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月30日
發(fā)明者K·S·愛麗思, M·J·辛普森 申請人:愛爾康公司