获得能减少眼像差的眼科透镜的方法
专利名称：获得能减少眼像差的眼科透镜的方法
技术领域：
本发明涉及能减少眼的像差的眼科透镜的设计和选择方法，以及能够提供此种改善视力效果的透镜。
发明的背景除眼的第一阶散焦和散光之外，大量其他视觉缺陷也可能存在，例如当波前穿过折射面时会产生不同阶的像差。波前本身在穿过有缺陷的光学表面时变成非球面性的，而非球面波前落在视网膜上时产生视觉缺陷。如果角膜和囊内晶状体不是无缺陷的或者不能完全补偿光学元件，那么它们二者都会导致这些类型的视觉缺陷。本文中的术语“非球面性”包括非球面性和非对称性。非球面表面既可以是旋转对称表面，也可以是旋转非对称表面和/或不规则表面，即，所有的表面不是球面。
人们正在讨论这样的问题，即带有植入的眼内透镜(IOL)的眼睛其视力与同龄人的正常眼睛的视力是可比的。因此，一位70岁的白内障患者仅仅能够指望在进行眼内透镜植入手术后获得同龄无白内障的人的视力，尽管客观上认为这种透镜在光学上优于天然晶状体。这一结论可通过下面的事实进行解释，目前的IOL不适于补偿人眼光学系统的与年龄有关的缺陷。人们已经在研究与年龄有关的眼缺陷，并且发现大于50岁的研究对象的衬比灵敏度明显下降。这些结论似乎符合上述的讨论，因为对比灵敏度测试表明做过透镜植入白内障手术的人不会比平均年龄在60到70岁的人获得更好的衬比灵敏度。
尽管已经开发出了具有优异光学性能的、旨在取代有缺陷的白内障晶状体和诸如常规的隐形眼镜或眼内矫正透镜的其他眼科透镜的眼内透镜，但是很明显，它们未能对大量的眼像差现象、包括与年龄有关的像差缺陷进行矫正。
美国专利5,777,719(Williams等)公开了一种将人眼作为光学系统，利用波前分析来精确测量更高阶眼像差的方法和装置。通过使用哈脱曼-肖克(Hartmann-Shack)波前传感器，能测量眼的更高阶像差并用所获得的数据对这些像差进行矫正，并由此得到设计能够提供高度改良的光学矫正的光学透镜的足够信息。Hartmann-Shack传感器提供了一种用于获得从研究对象眼视网膜反射的光的装置。瞳孔平面内的波前在Hartmann-Shack传感器的小透镜阵列平面上重现。小透镜阵列中的每个小透镜均用于在阵列焦平面处的CCD摄像机上形成视网膜点光源的空间图像。以由激光束在视网膜上产生点光源的形式，眼的波像差以正比于每个小透镜上波前的局部倾斜量位移每个光斑。CCD摄像机的输出送入计算机，然后进行计算以使斜率数据符合65个查涅克(Zernike)多项式的一阶导数。通过计算，可获得加权查涅克多项式的系数。被加权的查涅克多项式总和代表重建的波前，该波前由作为光学系统的眼的像差引起失真。查涅克多项式的各项表示不同模式的像差。
美国专利5,050,981(Roffman)公开了另一种设计透镜的方法，该方法是这样实现的跟踪穿过透镜-眼系统的大量射线，然后根据这些射线计算其调制传递函数，并评价成像位置处射线的密度分布。这一过程通过改变至少一个透镜表面而反复进行，直到发现一个透镜产生清晰的焦点和最小的成像像差。
上述用于设计的方法适于为晶状体眼设计隐形眼镜或者其他矫正透镜，它能完美地补偿整个眼球系统的像差。然而，为了提供适合放置在角膜和囊内晶状体之间、前房(anterior chamber)或后房(posterior chamber)中的改良的眼内透镜，则需要考虑眼各个部分的像差。
最近人们一直致力于对眼像差的研究，包括将像差的演变作为年龄函数的大量研究。在一个特别的研究中，分别检测眼球各部分的成长情况，得到如下结论，较年轻眼球的各部分光学像差互相抵消，参见1998年出版的《Optical Letters》，第23(21)卷第1713-1715页。还有，S.Patel等人在1993年出版的《Refractive & Corneal Surgery》第9卷第173-181页的论文中公开了角膜后表面的非球面性。该文建议可以将角膜数据与其他眼参数一起使用以预测眼内透镜的光学性能和非球面性，并由此使未来的人工晶状体眼的光学性能达到最佳。此外，最近Antonio Guirao和PabloArtal发现并在1999年出版的《IOVS》第40(4)卷，S535中指出角膜的形状随年龄改变，变得更加呈球面形状。这些研究显示研究对象的角膜提供了正球面像差，并且随年龄而增长。1998年出版的《视觉研究》的第38(2)卷第209-229页中，A Glasser等人研究了从眼库获得的角膜摘除之后的天然晶状体的球面像差。按照这里使用的激光扫描光学方法，发现较年长的晶状体(66岁)的球面像差显示为未矫正的(正的)球面像差，而10岁的晶状体显示过矫正的(负的)球面像差。
鉴于前文，显然，需要一种眼科透镜，它能更好地适用于补偿眼球各表面(如角膜表面和囊内晶状体的表面)产生的像差，以及能更好地矫正除散焦和散光之外的像差，正如传统眼科透镜所能提供的那样。
发明内容
本发明的一个目的是提高眼睛的视觉质量。
本发明进一步的目的是提供获得一种眼科透镜的方法，所述眼科透镜能减小眼球的像差。
本发明的另一目的是提供获得一种眼内透镜的方法，该眼内透镜能够在眼中植入后减少眼的像差。本发明进一步的目的是提供获得眼内透镜的方法，该眼内透镜能够补偿由于角膜表面和囊内晶状体表面的光学不规则性而产生的像差。
本发明进一步的目的是提供一种眼内透镜，其中该眼内透镜与囊中的晶状体一起能将偏离球形的波前恢复为充分接近球形的波前。
本发明进一步的目的是提供一种眼内透镜，它能为做过角膜手术的患者或具有角膜缺陷或疾病的患者提高视觉质量。
本发明一般涉及获得一种眼科透镜的方法，该眼科透镜能减少眼的像差。这里的像差指的是波前像差。它基于下述理解，会聚的波前必须完全是球面以形成一个点像，即，如果要在眼球视网膜上形成完美的图像，那么通过眼球的光学表面的波前，如通过角膜和自然晶状体的波前，必须完全是球面的。如果波前偏离球面，则形成有像差的图像，这是在图像通过非完美透镜系统时出现的情况。波前像差可依据不同的近似模型以数学术语表示，如参考书中解释的那样，例如M.R.Freeman在1990年出版的第10版《光学》中所记载的。
在第一个实施方案中，本发明涉及一种眼内透镜的设计方法，该眼内透镜在眼内植入后能够减少眼的像差。所述方法包括第一步，利用波前传感器测量未矫正眼的波前像差。并利用角膜地形仪测量眼内至少一个角膜表面的形状。将该至少一个角膜表面和包括该角膜的眼的囊内晶状体用数学模型表征，并利用该数学模型来计算角膜表面和囊内晶状体的最终像差。囊内晶状体可以是自然晶状体或者任何种类的植入晶状体。在下文中，囊内的晶状体被称为囊内晶状体。由此得到角膜和囊内晶状体的像差的表述，即，穿过该角膜表面和该晶状体的波前的波前像差。根据选定的数学模型，可以经不同途径计算像差。优选地，角膜表面和囊内晶状体的特征以旋转圆锥体或者多项式或者两者相结合的数学模型表示。更优选地，角膜表面和囊内晶状体的特征以多项式的线性组合表示。方法的第二步为选择眼内矫正透镜的屈光度，这一步骤依照对于眼球进行光学矫正的特定需要而采用的常规方法来完成。按照步骤一和二的信息来建立眼内矫正透镜的模型，使包括所述矫正透镜以及角膜和囊内晶状体的数学模型的光学系统的波前获得减小的像差。在建立透镜模型时，被考虑的光学系统通常包括角膜、囊内晶状体和所述矫正透镜，但是在特定情况下，也可以包括其它光学元件，根据具体情况包括眼科透镜，或者人工矫正镜，如隐形眼镜，或者可植入的矫正透镜。
给透镜建立模型包括选择系统中的一个或几个有助于确定给定屈光度的透镜形状的透镜参数。这通常包括选择前端半径及前表面形状、后端半径及后表面形状、透镜厚度、透镜折射率，以及透镜在眼中的位置。实际上，给透镜建立模型可基于一种矫正透镜的数据来进行，这种矫正透镜在申请号为SE-0000611-4的瑞典专利申请中有记载，该文在这里引入本文作为参考。在此情况下，最好选择与已经临床确定的模型偏离尽可能小的模型。为此，最好保持透镜中心半径、厚度以及折射率的预定值不变，同时选择不同形状的前表面或后表面，从而使透镜的表面是非球面或非对称形状的表面。本发明的另一种方法是通过选择适当的非球面部分来给常规的初始透镜的球形前表面建立模型。透镜的非球面设计是众所周知的技术，这种设计可依照不同的原理实现。有关这种表面的构造在本申请人的与本申请同时待审的瑞典专利申请0000611-4中有更详细地说明，可供参考。如上文所述，术语“非球面”并不限于对称表面。例如径向非对称透镜可用于校正慧差。
通过将包括角膜和囊内晶状体的数学模型以及矫正透镜光学系统的像差与角膜和囊内晶状体的像差进行比较，并且评定是否充分减少了像差，能进一步地发展本发明的方法。从透镜的上述物理参数中可得到适当的可变参数，改变这些参数可以找到一种透镜模型，它能充分偏离球面透镜以补偿像差。
通过使用测量眼球总像差的波前传感器和根据众所周知的地形学测量方法直接测量角膜表面，可以表征作为数学模型的至少一个角膜表面和囊内晶状体，并因此建立表示像差的角膜和囊内晶状体的数学模型，这有助于将角膜的不规则性用可用于本发明的可量化模型表达。根据这两种测量，囊内晶状体的像差也可以被计算并表示在像差项中，如代表囊内晶状体的像差的多项式的线性组合。囊内晶状体的像差可通过使用整个眼的波前像差值并从这些值中减去角膜的波前像差值得到，或者可选择通过下列方式对光学系统进行模型化而得到，以基于角膜测量的角膜和“起始点”的囊内晶状体的模型开始，计算该系统的像差，然后对囊内晶状体的形状进行修改，直到计算得到的像差充分类似于未矫正眼的测得像差。为此目的的角膜测量能通过Orbtek，L.L.C，公司的ORBSCAN角膜电视测量法(videokeratograph)，或者通过角膜地形测量法，例如但并不限于EyeSys或Humphrey Atlas而实现。优选地，至少测量角膜的前表面，更优选地，测量角膜的前、后两个表面，并且将其用像差项表征和表达，如代表总角膜像差的多项式线性组合。根据本发明的一个重要方面，在选定人群中实施角膜和囊内晶状体的表征，以表示像差的平均值并根据该平均像差设计透镜。然后可计算人群的平均像差项，例如作为多项式的平均线性组合，并将上述像差项用于透镜设计方法中。这一方面包括选择不同的相关人群，例如以年龄分组，从而产生符合各设计方法的合适的平均角膜表面和囊内晶状体。这样，患者将获得一种与基本上呈球面的常规透镜相比具有更小像差的透镜。
优选地，上面提到的测量也包括测量眼的折射屈光度。在本发明的设计方法中，为了选择透镜的屈光度，通常考虑角膜和囊内晶状体的屈光度以及眼球的轴向长度。
同样优选地，这里波前像差被表示为多项式的线性组合，并且包括角膜和囊内晶状体的数学模型以及模型化的眼内矫正透镜的光学系统提供像差如由一个或多个这样的多项式的项所表示的显著减小的波前，在光学领域，技术人员可用几种多项式的项描述像差。多项式以赛德尔(Seidel)或者查涅克多项式为好。根据本发明优选查涅克多项式。
使用查涅克项对偏离无像差的光学表面所产生的波前像差进行描述是最新技术，并且可以和例如Hartmann-Shack传感器一起使用，如1994年出版的《J.Opt.Soc.Am.》第11(7)卷第1949-57页所概括的。在光学专业人员中广泛得到认可的是，不同的查涅克项表示不同的像差现象，包括散焦，散光，慧差，球面像差以及更高阶形式的像差。在本方法的一个实施方案中，角膜表面和囊内晶状体的测量导致角膜表面形状和囊内晶状体形状可被表示为查涅克多项式的线性组合(如方程式(1)所示)，其中Zi为第i个查涅克项，ai为该项的加权系数。查涅克多项式是定义在单位圆上一组完全正交的多项式。下面，表1示出了最先的15个查涅克项，以及每项表示的像差，这些项可达第四阶。z(ρ,θ)=Σi=115aiZi........(1)]]>方程式(1)中，ρ和θ分别表示归一化半径及方位角。
表1 利用眼内透镜的传统光学矫正仅仅满足包括已植入透镜的眼球的光学系统的第四项。可对散光进行矫正的眼镜，隐形眼镜以及眼内透镜，能进一步满足第五项和第六项，因此显著减少涉及散光的查涅克多项式。
本发明的方法进一步包括计算包含模型化的眼内矫正透镜以及所述角膜和囊内晶状体的数学模型的光学系统产生的、以多项式的线性组合形式表示的像差，并确定眼内矫正透镜是否充分地减少了像差。如果像差减少得不够充分，那么将对透镜重新模型化，直到多项式的一项或几项充分减小。对透镜重新模型化意味着改变至少一个常规透镜设计参数。这些参数包括前表面形状和/或中心半径，后表面形状和/或中心半径，透镜厚度及其折射率。通常，这样的重新模型化包括改变透镜表面的曲率，以使其偏离精确的球面。在透镜设计方面有几种可用的工具，可用于本设计方法中，如OSLO第5版，参见1996年出版的《Sinclair Optics》第4章《ProgramReference》。
根据第一实施方案的首选方面，本发明的方法包括将至少一个角膜表面和囊内晶状体的形状表示为查涅克多项式的线性组合，并由此确定角膜和囊内晶状体的波前的查涅克系数，即，所选定的每个查涅克多项式的系数。然后对矫正透镜建立模型，从而使包括所述模型化的矫正透镜以及角膜和囊内晶状体的数学模型的光学系统提供一个所选定查涅克系数充分减小的波前。通过下述步骤可以进一步改进本方法计算代表由包括模型化的眼内矫正透镜以及角膜和囊内晶状体的数学模型的光学系统产生的波前的查涅克多项式的查涅克系数，确定透镜是否为角膜和囊内晶状体的波前提供充分减小的查涅克系数；并可对透镜重新模型化，直到所述系数充分减小。本方法的该方面宜考虑查涅克多项式可达第四阶，并且其目的是充分减小涉及球面像差和/或散光项的查涅克系数。最好是充分减小由包括角膜和囊内晶状体的数学模型及所述模型化的眼内矫正透镜的光学系统产生的波前的第11个查涅克系数，从而可获得充分消除球面像差的眼球。本设计方法的另一方案可以包括减少更高阶像差，由此本方法的目标为减少比第四阶更高阶的像差项的查涅克系数。
以选定人群的角膜和囊内晶状体的表性为基础设计透镜时，每个人的角膜表面和囊内晶状体最好都被表示在查涅克多项式中，由此确定查涅克系数。根据这些结果，计算平均查涅克系数并将其应用于设计方法中，以充分减小选定系数。需要指出的是，以一大群人的平均值为基础的设计方法所得到的最终透镜，具有为所有使用者显著提高视觉质量的目的。作为其结果，基于平均值而完全消除像差项的透镜对具体某个个体可能是不适用的，导致其视力会比戴常规眼科透镜差。为此，可适当地将选定的查涅克系数比平均值减少一定的程度或预定的比例。
根据发明设计方法的另一方面，可以在系数值方面比较选定人群的角膜和囊内晶状体的表征及其产生的表示每个人角膜和囊内晶状体的像差的多项式，例如查涅克多项式，的最终线性组合。根据这一结果，为适当的透镜选择适当的系数值，并用于发明的设计方法中。像差具有相同符号的选定人群中，这样一个系数值通常可能是选定人群中的最低值，因此根据此值设计的透镜与传统透镜相比可为组中的所有人提供改良的视觉质量。
根据另一实施方式，本发明针对从许多具有相同屈光度但是不同像差的透镜中选择折光屈光度适于患者光学矫正所需要的眼内透镜。这种选择方法类似地根据在本发明方法中所描述的设计方法而实施，并且包括利用数学模型对至少一个角膜表面和囊内晶状体进行表征，并据此计算角膜表面和囊内晶状体的像差。然后评估包括已选矫正透镜以及角膜和囊内晶状体的数学模型的光学系统，从而考虑通过计算这样一个系统得到的波前像差是否实现了像差的充分减少。如果发现矫正不充分，则选择具有相同屈光度但是不同像差的另一个透镜。这里所用的数学模型与上面所述的那些相似，并且可以使用同样的角膜表面和囊内晶状体的表征方法。
优选地，这种选择确定的像差表示为查涅克多项式的线性组合，并计算所得到的包括角膜和囊内晶状体的数学模型以及选定矫正透镜的光学系统的查涅克系数。从系统的系数值能够确定该眼内矫正透镜是否充分地平衡了角膜和囊内晶状体的像差项，如光学系统的查涅克系数所述的那样。如果发现预期的各个系数没有充分减小，则通过选择具有相同屈光度、不同像差的另一个矫正透镜而重复这些步骤，直到发现一个能够有效地减少光学系统的像差的透镜。优选地，至少确定15项查涅克多项，达第4阶。如果认为有效地矫正了球面像差，那么仅仅对包括角膜和囊内晶状体以及眼内矫正透镜的光学系统的查涅克多项式的球面像差项进行校正。需指出的是，应选择眼内矫正透镜，使得对于包括矫正透镜以及角膜和囊内晶状体的光学系统的那些项的选择变得足够小。依照本发明，能够基本消除第十一个查涅克系数，a11，或者使其充分接近0。这是获得充分减少眼球球面像差的眼内矫正透镜所必备的前提。通过以同样的方式考虑其他查涅克系数，本发明的方法能够用于校正除球面像差之外的其他类型的像差，例如那些代表散光，慧差和更高阶的像差的系数。根据选作为模型一部分的查涅克多项式的数量，还可以校正更高阶的像差，这种情况下，可以选择能校正比第四阶更高阶的像差的矫正透镜。
根据一个重要方面，本选择方法包括从成套矫正透镜中选择矫正透镜，所述成套矫正透镜具有一定的屈光度范围，并且每个屈光度的多个矫正透镜具有不同的像差。在一个实施例中，每个屈光度的多个矫正透镜含有不同非球面部分的前表面。如果第一个矫正透镜不能显示充分地减少了像差，正如表示在适当的查涅克系数中的，那么选择具有相同屈光度但是不同表面的另一个矫正透镜。如果需要的话，该选择方法可反复进行直到发现最佳矫正透镜或者所研究的像差项降低到有效边界值以下。实际上，通过角膜和囊内晶状体检测获得的查涅克项将由眼科医生直接得到，借助于算法它们将与成套矫正透镜的已知查涅克项进行比较。通过比较可找出整套中最合适的矫正透镜，并将其植入。
本发明进一步涉及一种具有至少一个非球面表面的眼内矫正透镜，它能够将穿过眼球角膜的波前转换为一种波前，该波前在穿过矫正透镜之后又穿过囊内晶状体时转换为基本上呈球形且其中心位于眼球视网膜上的波前。优选地，相应于表示在旋转对称查涅克项的像差项达到第四阶时的像差项，该波前基本上是球形的。
依照本发明特别优选的实施方案，本发明涉及一种眼内矫正透镜，当像差被计算并表示为查涅克多项式项的线性组合时，该透镜的第四阶的第11项(即查涅克系数a11)能在植入矫正透镜后基本上减少穿过眼球的波前的球面像差。在该实施方案的一个方面，确定矫正透镜的查涅克系数a11，从而补偿由足够数量的角膜和囊内晶状体查涅克系数a11估计值产生的平均值。在另一方面，确定查涅克系数a11以补偿某个个体患者的角膜和囊内晶状体的系数。因此能够为个体定制高精度的透镜。
根据本发明的透镜能以传统方法生产。在一个实施例中，它们由软的，弹性材料，如硅酮或者水凝胶制成。这种材料的例子记载在WO98/17205中。非球面硅酮透镜或者类似地可折透镜的制造可根据美国专利6,007,747实现。根据本发明的透镜也可以由更硬质的材料，诸如聚(甲基)丙烯酸甲酯制成。本领域的技术人员能够很容易地确定可选的材料及制造方法，以生产本发明的减少像差的透镜。
本发明的优选实施方案中，眼内矫正透镜适于植入虹膜和囊内晶状体之间的眼的后房中。根据该实施方案的矫正透镜优选地包括能提供光学矫正的位于中心的光学部分，和位于边缘的能够使所述光学部分保持在所述中心位置的支撑元件，所述光学部分和所述支撑元件均具有构成非球面的一部分的凹形后表面。所述非球面与任何一个包括光轴的平面之间的交线代表没有间断和变形点的完美曲线。这样一种不具有本发明减小像差的眼内矫正透镜在SE-0000611-4中有记载。由于其适于眼球的解剖学结构，并避免对晶状体的压力，因而这种透镜设计是优选的。由于这种设计，可避免自然晶状体和虹膜之间的接触，或将其降为最小。
这种优选矫正透镜的设计方法宜包括下述步骤-评估囊内晶状体在非调节状态下的前半径；-选择矫正透镜后中心半径，使其不同于囊内晶状体的在非调节状态下的后中心半径；-根据步骤(i)和(ii)得到的数据确定总的矫正透镜的拱顶；-选择一个没有变形点的完美曲线，该曲线代表后表面和包括光轴的平面的交叉线，从而提供矫正透镜表面的非球形后表面。
本发明的另一个实施例中，矫正透镜适合放置于眼的前房，并固定于虹膜上。该实施例的优点在于矫正透镜附着于虹膜上，不能四处移动，也不能转动，因而使其更适于矫正非对称像差。
本发明也涉及一种提高眼睛视力的方法。根据本发明将上述眼内矫正透镜植入眼中。也可以通过在眼球之外佩戴眼镜或者矫正眼镜，或者通过使用例如激光调整角膜从而进一步提高视力。
根据本发明的眼科透镜特别适于为了矫正角膜手术，如LASIC(激光角膜磨削术)和PRK(放射状角膜切开术)，引起的像差而设计和制造。如上所述对做过角膜手术的患者的角膜和整个眼球进行测量，并根据这些测量值设计矫正透镜。根据本发明的透镜也适于为具有角膜缺陷或角膜疾病的患者而设计。
根据本发明描述的透镜即可以为每个人单独设计也可以为一群人设计。
本发明也涉及一种改良眼球视觉质量的方法，其中首先对眼实施角膜手术。然后在角膜得到恢复以后进行眼的波前分析。如果必须减少眼的像差，那么根据上述描述设计适合于这个人的矫正透镜。然后将这种矫正透镜植入眼内。不同类型的角膜手术都可以。两种通常的方法是LASIK和PRK，如JJ Rowsey等人于1998年出版的《Survey of Ophthalmology》第43(2)卷，第147-156页所记载的。本发明的方法具有特别的优点，做过角膜手术并具有明显视觉缺陷的人可以获得完美的视觉质量。这是利用传统手术是难以达到的。
权利要求
1.一种设计眼内矫正透镜的方法，该眼内矫正透镜在其植入眼后能够减少眼球的像差，并适于放置在眼的角膜和晶状体囊之间，包括下述步骤(i)用波前传感器测量未矫正眼的波前像差；(ii)用角膜地形仪测量眼中至少一个角膜表面的形状；(iii)将该至少一个角膜表面和该晶状体位于包括所述角膜的眼的囊中的晶状体表征为数字模型；(iv)利用所述数学模型计算所述角膜表面和所述囊内晶状体的最终像差；(v)选择眼内矫正透镜的光学屈光度；(vi)建立眼内矫正透镜模型，使得包括所述眼内矫正透镜以及所述角膜和所述囊内晶状体的数学模型的光学系统产生的波前获得减少的像差。
2.根据权利要求1的方法，其中所述角膜表面和所述囊内晶状体用旋转圆锥体表征。
3.根据权利要求1的方法，其中所述角膜表面和所述囊内晶状体用多项式表征。
4.根据权利要求3的方法，其中所述角膜表面和所述囊内晶状体用多项式的线性组合表征。
5.根据权利要求1的方法，其中将囊内晶状体表征为数学模型是通过从整个眼的波前像差的测量值中减去角膜的波前像差的测量值而实现的。
6.根据权利要求5的方法，其中利用波前传感器测量整个眼的波前像差，利用地形测量法测量角膜形状。
7.根据权利要求1的方法，其中所述光学系统进一步包括用于光学矫正的补充装置，如眼科透镜或者眼科矫正透镜。
8.根据权利要求1的方法，其中角膜和囊内晶状体的屈光度以及轴向眼球长度的评估确定矫正透镜光学屈光度的选择。
9.根据权利要求3的方法，其中，所述光学系统包括角膜和囊内晶状体的模型以及模型化的眼内矫正透镜的光学系统提供了由至少一个所述多项式表示的像差基本上减小的波前。
10.根据权利要求1的方法，其中建立眼内矫正透镜模型包括选择透镜的前半径和前表面形状，后半径和后表面形状、厚度以及折射率。
11.根据权利要求10的方法，其中选择具有预定的中心半径、厚度及折射率的模型透镜的前表面的非球面部分。
12.根据权利要求1的方法，其中眼内矫正透镜适于植入虹膜和晶状体囊之间的眼的后房中，方法进一步包括以下步骤(i)评估囊内晶状体在非调节状态下的前半径；(ii)选择矫正透镜的后中心半径，其不同于囊内晶状体在非调节状态下的后中心半径；(iii)根据步骤(i)和(ii)得到的数据确定总的矫正透镜的拱顶；(iv)选择一个代表后表面与包括光轴的平面的交叉线的没有变形点的完美曲线，从而提供矫正透镜的非球形后表面。
13.根据权利要求1的方法，其中该眼内矫正透镜适于植入到眼的前房内和/或固定于虹膜上。
14.根据权利要求1的方法，包括借助于地形测量表征个体的角膜前表面，并将角膜像差用多项式的组合表示。
15.根据权利要求14的方法，包括借助于地形测量表征个体的角膜前表面和后表面，并将总的角膜像差用多项式的组合表示。
16.根据权利要求1的方法，包括表征选定人群的角膜表面和自然晶状体，并将所述人群中角膜和自然晶状体的平均像差用多项式的组合表示。
17.根据权利要求1的方法，进一步包括以下步骤(v)计算由所述光学系统产生的波前的像差；(vi)确定模型化的眼内矫正透镜是否充分地减少了由所述光学系统产生的波前的像差，并且任选重建眼内矫正透镜模型直到获得充分减少的像差。
18.根据权利要求17的方法，其中所述像差被用多项式的线性组合表示。
19.根据权利要求18的方法，其中重建模型包括改变矫正透镜的前表面及曲率、后半径及后表面、透镜厚度以及折射率这些参数中的一个或几个。
20.根据权利要求3或4的方法，其中所述多项式是为赛德尔或查涅克多项式。
21.根据权利要求20的方法，包括以下步骤(i)将角膜和囊内晶状体的像差用查涅克多项式的线性组合表示；(ii)确定描述角膜形状和囊内晶状体的查涅克系数；(iii)建立眼内矫正透镜模型，使得穿过包括所述模型化的矫正透镜以及囊内晶状体和角膜的查涅克多项式模型的光学系统的波前获得充分减小的系统最终波前像差的查涅克系数。
22.根据权利要求21的方法，进一步包括以下步骤(iv)计算由该光学系统产生的波前的查涅克系数；(v)确定所述眼内矫正透镜是否提供了充分减小的查涅克系数，以及任选重建所述透镜模型直到获得所述系数的充分减小。
23.根据权利要求22的方法，包括使涉及球面像差的查涅克系数充分减小。
24.根据权利要求22的方法，包括使涉及超过第四阶像差的查涅克系数充分减小。
25.根据权利要求23的方法，包括使该光学系统的波前的第十一项查涅克系数充分减小，从而获得充分消除球面像差的眼球。
26.根据权利要求22的方法，其中重建模型包括改变矫正透镜的前半径和前表面形状，后半径和后表面形状，厚度以及折射率这些参数的一个或几个。
27.根据权利要求26的方法，包括改变矫正透镜的前表面形状直到获得像差的充分减少。
28.根据权利要求20的方法，包括建立眼内矫正透镜的模型，使得该光学系统提供减小的赛德尔或查涅克多项式表示的穿过该系统的波前的球面及柱面像差项。
29.根据权利要求28的方法，获得更高阶像差项的减小。
30.根据权利要求9的方法，包括(i)表征选定人群的角膜表面和囊内晶状体，并将每个角膜和每个囊内晶状体用多项式的线性组合表示；(ii)比较各个体的角膜和囊内晶状体的不同组合之间比较多项式系数；(iii)根据一个个体的角膜和囊内晶状体选择一个标称系数值；(iv)建立一个矫正透镜模型，使得包括矫正透镜以及囊内晶状体和角膜的多项式模型光学系统产生的波前充分地减小所述标称系数值。
31.根据权利要求30的方法，其中所述多项式系数涉及表示球面像差的查涅克像差项。
32.根据权利要求30的方法，其中所述标称系数值是选定人群中的最低值。
33.一种选择眼内矫正透镜的方法，该眼内矫正透镜在其植入后能减少眼的像差，该方法包括以下步骤(i)将至少一个角膜表面和包括所述角膜的眼的囊中的晶状体表征为一数学模型；(ii)利用所述数学模型计算所述角膜表面和所述囊内晶状体的最终像差；(iii)从多个具有相同光学屈光度但不同像差的透镜中选择具有合适光学屈光度力的眼内矫正透镜；(iv)确定包括所述选定的矫正透镜以及囊内晶状体和角膜的所述数学模型的光学系统是否充分地减少了像差。
34.根据权利要求33的方法，进一步包括以下步骤(v)计算所述光学系统产生的波前像差；(vi)确定所述选定眼内矫正透镜是否充分减少由所述光学系统产生的波前像差；而任选地重复步骤(iii)和(iv)，通过选择至少一个具有相同光学屈光度的另一个矫正透镜直到找到能够充分减少像差的矫正透镜。
35.根据权利要求33的方法，其中所述角膜表面和所述囊内晶状体用旋转圆锥体表征。
36.根据权利要求33的方法，其中所述角膜表面和所述囊内晶状体用多项式表征。
37.根据权利要求36的方法，其中所述角膜表面和所述囊内晶状体用多项式的线性组合表征。
38.根据权利要求33的方法，其中测量眼的总像差和角膜的像差，这些测量值给出了角膜和囊内晶状体各自的像差。
39.根据权利要求38的方法，其中利用波前传感器测量眼的总像差，利用地形测量法测量角膜的像差。
40.根据权利要求33或34的方法，其中所述光学系统进一步包括用于光学矫正的补充装置，如眼科透镜或者眼科矫正透镜。
41.根据权利要求33的方法，其中角膜和囊内晶状体的屈光度以及轴向眼球长度的评估确定矫正透镜光学屈光度的选择。
42.根据权利要求36或37的方法，其中，包括所述角膜和囊内晶状体的模型以及选定的眼内矫正透镜光学系统提供的，所述像差由至少一个所述多项式表示的像差基本上减小的波前。
43.根据权利要求33的方法，其中眼内矫正透镜适于植入虹膜和晶状体囊之间的眼的后房中，该方法进一步包括以下步骤(i)评估囊内晶状体在非调节状态下的前半径；(ii)选择矫正透镜的后中心半径，其不同于囊内晶状体在非调节状态下的后中心半径；(iii)根据步骤(i)和(ii)得到的数据确定总的矫正透镜的拱顶；(iv)选择一个代表后表面和包括光轴的平面的交叉线的没有变形点的完美曲线，从而提供矫正透镜的非球形后表面。
44.根据权利要求33的方法，其中所述眼内矫正透镜适于植入眼的前房，并固定于虹膜上。
45.根据权利要求33的方法，包括借助于地形测量表征一个个体的角膜前表面，并将角膜像差用多项式的组合表示。
46.根据权利要求45的方法，包括借助于地形测量表征一个个体的角膜前表面和后表面，并将总的角膜像差用多项式的组合表示。
47.根据权利要求33的方法，包括借助于地形测量表征选定人群的角膜表面和囊内晶状体特征化，并将所述人群中角膜和囊内晶状体的平均像差用多项式的组合表示。
48.根据权利要求42的方法，其中所述多项式是Sdidel或查涅克多项式。
49.根据权利要求48的方法，包括以下步骤(i)确定角膜和囊内晶状体的波前像差；(ii)将角膜和囊内晶状体的像差用查涅克多项式的线性组合表示；(iii)选择眼内矫正透镜使得穿过包括所述矫正透镜以及角膜和囊内晶状体的查涅克多项式模型的光学系统的波前实现查涅克系数的充分减小。
50.根据权利要求49的方法，进一步包括以下步骤(iv)计算由该光学系统产生的波前的查涅克系数；(v)确定所述眼内矫正透镜是否提供了查涅克系数的充分减小，并任意选择另一个透镜直到获得所述系数的充分减小。
51.根据权利要求49或50的方法，包括确定多至第四阶的查涅克多项式。
52.根据权利要求51的方法，包括使涉及球面像差的查涅克系数充分减小。
53.根据权利要求52的方法，包括使超过第四阶像差的查涅克系数充分减小。
54.根据权利要求52的方法，包括使该光学系统产生的波前的第十一项查涅克系数充分减小，从而获得充分消除球面像差的眼球。
55.根据权利要求45的方法，包括选择眼内矫正透镜，使得光学系统对通过所述系统的波前提供赛德尔或查涅克多项式表示的减小的球面像差项。
56.根据权利要求45的方法，其中实现更高阶像差项的减小。
57.根据权利要求33的方法，其特征在于从成套透镜中选择眼内矫正透镜，所述成套透镜包括具有合适的光学屈光度范围的透镜，并且在每个光学屈光度范围内的多个透镜具有不同的像差。
58.根据权利要求57的方法，其中所述像差是球面像差。
59.根据权利要求57的方法，其中在每个光学屈光度范围内的所述矫正透镜具有不同非球面部分的表面。
60.根据权利要求59的方法，其中所述表面是前表面。
61.根据权利要求1至60中任一项得到的眼内矫正透镜，其与眼的囊内晶状体结合，能够将穿过眼的角膜的波前转换为其中心在眼球视网膜上的基本上球形的波前。
62.根据权利要求61的眼内矫正透镜，能够补偿根据适宜人群设计得到的角膜和囊内晶状体的模型的像差，从而使得由包括所述矫正透镜以及所述角膜和囊内晶状体的模型的光学系统产生的波前获得显著减少的像差。
63.根据权利要求62的眼内矫正透镜，其中所述角膜和囊内晶状体的模型包括平均像差项，所述平均像差项是通过表征个体角膜和囊内晶状体，并将其表示在数学项中从而得到单个像差项，然后由此计算得到的。
64.根据权利要求63的眼内矫正透镜，其中所述像差项是查涅克多项式的线性组合。
65.根据权利要求64的眼内矫正透镜，该透镜能够减小所述角膜和囊内晶状体的模型的查涅克多项式中表示的像差项，使得由包括所述矫正透镜以及所述角膜和囊内晶状体的模型的光学系统产生的波前得到显著减少的球面像差。
66.根据权利要求65的眼内矫正透镜，该透镜能够减小第四阶像差的第十一项查涅克项。
67.一种眼内矫正透镜，具有至少一个非球面表面，当其像差表示为多项式项的线性组合时，其与眼的囊内晶状体结合，能够减小穿过角膜的波前得到的类似的这种像差项，由此获得基本上消除像差的眼球。
68.根据权利要求67的眼内矫正透镜，其中所述非球面是透镜的前表面。
69.根据权利要求67的眼内矫正透镜，其中所述非球面是透镜的后表面。
70.根据权利要求69的眼内矫正透镜，其中所述多项式项是查涅克多项式。
71.根据权利要求70的眼内矫正透镜，该透镜能够减小代表球面像差和散光的多项式项。
72.根据权利要求71的眼内矫正透镜，该透镜能够减小第四阶像差的第十一项查涅克多项式项。
73.根据权利要求72的眼内矫正透镜，该透镜由生物相容性软质材料制成。
74.根据权利要求73的眼内矫正透镜，由硅酮制成。
75.根据权利要求73的眼内矫正透镜，由水凝胶制成。
76.根据权利要求72的眼内矫正透镜，由生物相容性硬质材料制成。
77.根据权利要求67的眼内矫正透镜，适于植入虹膜和晶状体囊之间的眼的后房中，所述眼内矫正透镜包括能提供光学矫正的位于中心的光学部分，和位于边缘的支撑元件，所述支撑元件能够使所述光学部分保持在所述中心位置，所述光学部分和所述支撑元件均具有构成非球面的一部分的凹形后表面，所述非球面和任何包含光轴的平面之间的交叉线代表没有间断和变形点的完美曲线。
78.根据权利要求77的眼内矫正透镜，适于植入眼的前房，并固定于虹膜上。
79.一种提高眼的视觉质量的方法，其特征在于植入根据权利要求67至78的眼内矫正透镜。
80.根据权利要求79的方法，其中在眼球外面佩戴眼科透镜或眼科矫正透镜以进一步提高视觉质量。
81.根据权利要求79的方法，其中接受眼内矫正透镜的患者的角膜已借助于激光进行修正。
82.一种提高眼的视觉质量的方法，其特征在于下列步骤-对眼实施角膜手术；-使角膜恢复；-进行眼球的波前分析；以及-根据权利要求1至15，17至29，33至46以及48至60中任一项设计矫正透镜；以及-将矫正透镜植入眼中。
全文摘要
本文涉及一种眼内矫正透镜及设计这种透镜的方法。根据本发明的透镜能够在其植入减少眼的像差，且其适于放置在眼的角膜和晶状体囊之间。根据本发明的方法包括以下步骤(i)用波前传感器测量未矫正眼的波前像差；(ii)用角膜地形形仪测量眼中至少一个角膜表面的形状；(iii)向数字模型至少一个角膜表面和位于包括所述角膜的眼的囊中的晶状体；(iv)利用所述数学模型计算所述角膜表面和所述囊内晶状体的最终像差；(v)选择眼内矫正透镜的光学屈光度；(vi)建立眼内矫正透镜模型，使得包括所述眼内矫正透镜以及所述角膜和所述囊内晶状体的数学模型的光学系统产生的波前获得减少的像差。
文档编号A61L27/00GK1481227SQ01821016
公开日2004年3月10日 申请日期2001年12月14日 优先权日2000年12月22日
发明者P·A·皮尔斯, S·诺比, P A 皮尔斯 申请人:法马西雅格罗宁根股份有限公司
技术领域：
本发明涉及能减少眼的像差的眼科透镜的设计和选择方法，以及能够提供此种改善视力效果的透镜。
发明的背景除眼的第一阶散焦和散光之外，大量其他视觉缺陷也可能存在，例如当波前穿过折射面时会产生不同阶的像差。波前本身在穿过有缺陷的光学表面时变成非球面性的，而非球面波前落在视网膜上时产生视觉缺陷。如果角膜和囊内晶状体不是无缺陷的或者不能完全补偿光学元件，那么它们二者都会导致这些类型的视觉缺陷。本文中的术语“非球面性”包括非球面性和非对称性。非球面表面既可以是旋转对称表面，也可以是旋转非对称表面和/或不规则表面，即，所有的表面不是球面。
人们正在讨论这样的问题，即带有植入的眼内透镜(IOL)的眼睛其视力与同龄人的正常眼睛的视力是可比的。因此，一位70岁的白内障患者仅仅能够指望在进行眼内透镜植入手术后获得同龄无白内障的人的视力，尽管客观上认为这种透镜在光学上优于天然晶状体。这一结论可通过下面的事实进行解释，目前的IOL不适于补偿人眼光学系统的与年龄有关的缺陷。人们已经在研究与年龄有关的眼缺陷，并且发现大于50岁的研究对象的衬比灵敏度明显下降。这些结论似乎符合上述的讨论，因为对比灵敏度测试表明做过透镜植入白内障手术的人不会比平均年龄在60到70岁的人获得更好的衬比灵敏度。
尽管已经开发出了具有优异光学性能的、旨在取代有缺陷的白内障晶状体和诸如常规的隐形眼镜或眼内矫正透镜的其他眼科透镜的眼内透镜，但是很明显，它们未能对大量的眼像差现象、包括与年龄有关的像差缺陷进行矫正。
美国专利5,777,719(Williams等)公开了一种将人眼作为光学系统，利用波前分析来精确测量更高阶眼像差的方法和装置。通过使用哈脱曼-肖克(Hartmann-Shack)波前传感器，能测量眼的更高阶像差并用所获得的数据对这些像差进行矫正，并由此得到设计能够提供高度改良的光学矫正的光学透镜的足够信息。Hartmann-Shack传感器提供了一种用于获得从研究对象眼视网膜反射的光的装置。瞳孔平面内的波前在Hartmann-Shack传感器的小透镜阵列平面上重现。小透镜阵列中的每个小透镜均用于在阵列焦平面处的CCD摄像机上形成视网膜点光源的空间图像。以由激光束在视网膜上产生点光源的形式，眼的波像差以正比于每个小透镜上波前的局部倾斜量位移每个光斑。CCD摄像机的输出送入计算机，然后进行计算以使斜率数据符合65个查涅克(Zernike)多项式的一阶导数。通过计算，可获得加权查涅克多项式的系数。被加权的查涅克多项式总和代表重建的波前，该波前由作为光学系统的眼的像差引起失真。查涅克多项式的各项表示不同模式的像差。
美国专利5,050,981(Roffman)公开了另一种设计透镜的方法，该方法是这样实现的跟踪穿过透镜-眼系统的大量射线，然后根据这些射线计算其调制传递函数，并评价成像位置处射线的密度分布。这一过程通过改变至少一个透镜表面而反复进行，直到发现一个透镜产生清晰的焦点和最小的成像像差。
上述用于设计的方法适于为晶状体眼设计隐形眼镜或者其他矫正透镜，它能完美地补偿整个眼球系统的像差。然而，为了提供适合放置在角膜和囊内晶状体之间、前房(anterior chamber)或后房(posterior chamber)中的改良的眼内透镜，则需要考虑眼各个部分的像差。
最近人们一直致力于对眼像差的研究，包括将像差的演变作为年龄函数的大量研究。在一个特别的研究中，分别检测眼球各部分的成长情况，得到如下结论，较年轻眼球的各部分光学像差互相抵消，参见1998年出版的《Optical Letters》，第23(21)卷第1713-1715页。还有，S.Patel等人在1993年出版的《Refractive & Corneal Surgery》第9卷第173-181页的论文中公开了角膜后表面的非球面性。该文建议可以将角膜数据与其他眼参数一起使用以预测眼内透镜的光学性能和非球面性，并由此使未来的人工晶状体眼的光学性能达到最佳。此外，最近Antonio Guirao和PabloArtal发现并在1999年出版的《IOVS》第40(4)卷，S535中指出角膜的形状随年龄改变，变得更加呈球面形状。这些研究显示研究对象的角膜提供了正球面像差，并且随年龄而增长。1998年出版的《视觉研究》的第38(2)卷第209-229页中，A Glasser等人研究了从眼库获得的角膜摘除之后的天然晶状体的球面像差。按照这里使用的激光扫描光学方法，发现较年长的晶状体(66岁)的球面像差显示为未矫正的(正的)球面像差，而10岁的晶状体显示过矫正的(负的)球面像差。
鉴于前文，显然，需要一种眼科透镜，它能更好地适用于补偿眼球各表面(如角膜表面和囊内晶状体的表面)产生的像差，以及能更好地矫正除散焦和散光之外的像差，正如传统眼科透镜所能提供的那样。
发明内容
本发明的一个目的是提高眼睛的视觉质量。
本发明进一步的目的是提供获得一种眼科透镜的方法，所述眼科透镜能减小眼球的像差。
本发明的另一目的是提供获得一种眼内透镜的方法，该眼内透镜能够在眼中植入后减少眼的像差。本发明进一步的目的是提供获得眼内透镜的方法，该眼内透镜能够补偿由于角膜表面和囊内晶状体表面的光学不规则性而产生的像差。
本发明进一步的目的是提供一种眼内透镜，其中该眼内透镜与囊中的晶状体一起能将偏离球形的波前恢复为充分接近球形的波前。
本发明进一步的目的是提供一种眼内透镜，它能为做过角膜手术的患者或具有角膜缺陷或疾病的患者提高视觉质量。
本发明一般涉及获得一种眼科透镜的方法，该眼科透镜能减少眼的像差。这里的像差指的是波前像差。它基于下述理解，会聚的波前必须完全是球面以形成一个点像，即，如果要在眼球视网膜上形成完美的图像，那么通过眼球的光学表面的波前，如通过角膜和自然晶状体的波前，必须完全是球面的。如果波前偏离球面，则形成有像差的图像，这是在图像通过非完美透镜系统时出现的情况。波前像差可依据不同的近似模型以数学术语表示，如参考书中解释的那样，例如M.R.Freeman在1990年出版的第10版《光学》中所记载的。
在第一个实施方案中，本发明涉及一种眼内透镜的设计方法，该眼内透镜在眼内植入后能够减少眼的像差。所述方法包括第一步，利用波前传感器测量未矫正眼的波前像差。并利用角膜地形仪测量眼内至少一个角膜表面的形状。将该至少一个角膜表面和包括该角膜的眼的囊内晶状体用数学模型表征，并利用该数学模型来计算角膜表面和囊内晶状体的最终像差。囊内晶状体可以是自然晶状体或者任何种类的植入晶状体。在下文中，囊内的晶状体被称为囊内晶状体。由此得到角膜和囊内晶状体的像差的表述，即，穿过该角膜表面和该晶状体的波前的波前像差。根据选定的数学模型，可以经不同途径计算像差。优选地，角膜表面和囊内晶状体的特征以旋转圆锥体或者多项式或者两者相结合的数学模型表示。更优选地，角膜表面和囊内晶状体的特征以多项式的线性组合表示。方法的第二步为选择眼内矫正透镜的屈光度，这一步骤依照对于眼球进行光学矫正的特定需要而采用的常规方法来完成。按照步骤一和二的信息来建立眼内矫正透镜的模型，使包括所述矫正透镜以及角膜和囊内晶状体的数学模型的光学系统的波前获得减小的像差。在建立透镜模型时，被考虑的光学系统通常包括角膜、囊内晶状体和所述矫正透镜，但是在特定情况下，也可以包括其它光学元件，根据具体情况包括眼科透镜，或者人工矫正镜，如隐形眼镜，或者可植入的矫正透镜。
给透镜建立模型包括选择系统中的一个或几个有助于确定给定屈光度的透镜形状的透镜参数。这通常包括选择前端半径及前表面形状、后端半径及后表面形状、透镜厚度、透镜折射率，以及透镜在眼中的位置。实际上，给透镜建立模型可基于一种矫正透镜的数据来进行，这种矫正透镜在申请号为SE-0000611-4的瑞典专利申请中有记载，该文在这里引入本文作为参考。在此情况下，最好选择与已经临床确定的模型偏离尽可能小的模型。为此，最好保持透镜中心半径、厚度以及折射率的预定值不变，同时选择不同形状的前表面或后表面，从而使透镜的表面是非球面或非对称形状的表面。本发明的另一种方法是通过选择适当的非球面部分来给常规的初始透镜的球形前表面建立模型。透镜的非球面设计是众所周知的技术，这种设计可依照不同的原理实现。有关这种表面的构造在本申请人的与本申请同时待审的瑞典专利申请0000611-4中有更详细地说明，可供参考。如上文所述，术语“非球面”并不限于对称表面。例如径向非对称透镜可用于校正慧差。
通过将包括角膜和囊内晶状体的数学模型以及矫正透镜光学系统的像差与角膜和囊内晶状体的像差进行比较，并且评定是否充分减少了像差，能进一步地发展本发明的方法。从透镜的上述物理参数中可得到适当的可变参数，改变这些参数可以找到一种透镜模型，它能充分偏离球面透镜以补偿像差。
通过使用测量眼球总像差的波前传感器和根据众所周知的地形学测量方法直接测量角膜表面，可以表征作为数学模型的至少一个角膜表面和囊内晶状体，并因此建立表示像差的角膜和囊内晶状体的数学模型，这有助于将角膜的不规则性用可用于本发明的可量化模型表达。根据这两种测量，囊内晶状体的像差也可以被计算并表示在像差项中，如代表囊内晶状体的像差的多项式的线性组合。囊内晶状体的像差可通过使用整个眼的波前像差值并从这些值中减去角膜的波前像差值得到，或者可选择通过下列方式对光学系统进行模型化而得到，以基于角膜测量的角膜和“起始点”的囊内晶状体的模型开始，计算该系统的像差，然后对囊内晶状体的形状进行修改，直到计算得到的像差充分类似于未矫正眼的测得像差。为此目的的角膜测量能通过Orbtek，L.L.C，公司的ORBSCAN角膜电视测量法(videokeratograph)，或者通过角膜地形测量法，例如但并不限于EyeSys或Humphrey Atlas而实现。优选地，至少测量角膜的前表面，更优选地，测量角膜的前、后两个表面，并且将其用像差项表征和表达，如代表总角膜像差的多项式线性组合。根据本发明的一个重要方面，在选定人群中实施角膜和囊内晶状体的表征，以表示像差的平均值并根据该平均像差设计透镜。然后可计算人群的平均像差项，例如作为多项式的平均线性组合，并将上述像差项用于透镜设计方法中。这一方面包括选择不同的相关人群，例如以年龄分组，从而产生符合各设计方法的合适的平均角膜表面和囊内晶状体。这样，患者将获得一种与基本上呈球面的常规透镜相比具有更小像差的透镜。
优选地，上面提到的测量也包括测量眼的折射屈光度。在本发明的设计方法中，为了选择透镜的屈光度，通常考虑角膜和囊内晶状体的屈光度以及眼球的轴向长度。
同样优选地，这里波前像差被表示为多项式的线性组合，并且包括角膜和囊内晶状体的数学模型以及模型化的眼内矫正透镜的光学系统提供像差如由一个或多个这样的多项式的项所表示的显著减小的波前，在光学领域，技术人员可用几种多项式的项描述像差。多项式以赛德尔(Seidel)或者查涅克多项式为好。根据本发明优选查涅克多项式。
使用查涅克项对偏离无像差的光学表面所产生的波前像差进行描述是最新技术，并且可以和例如Hartmann-Shack传感器一起使用，如1994年出版的《J.Opt.Soc.Am.》第11(7)卷第1949-57页所概括的。在光学专业人员中广泛得到认可的是，不同的查涅克项表示不同的像差现象，包括散焦，散光，慧差，球面像差以及更高阶形式的像差。在本方法的一个实施方案中，角膜表面和囊内晶状体的测量导致角膜表面形状和囊内晶状体形状可被表示为查涅克多项式的线性组合(如方程式(1)所示)，其中Zi为第i个查涅克项，ai为该项的加权系数。查涅克多项式是定义在单位圆上一组完全正交的多项式。下面，表1示出了最先的15个查涅克项，以及每项表示的像差，这些项可达第四阶。z(ρ,θ)=Σi=115aiZi........(1)]]>方程式(1)中，ρ和θ分别表示归一化半径及方位角。
表1 利用眼内透镜的传统光学矫正仅仅满足包括已植入透镜的眼球的光学系统的第四项。可对散光进行矫正的眼镜，隐形眼镜以及眼内透镜，能进一步满足第五项和第六项，因此显著减少涉及散光的查涅克多项式。
本发明的方法进一步包括计算包含模型化的眼内矫正透镜以及所述角膜和囊内晶状体的数学模型的光学系统产生的、以多项式的线性组合形式表示的像差，并确定眼内矫正透镜是否充分地减少了像差。如果像差减少得不够充分，那么将对透镜重新模型化，直到多项式的一项或几项充分减小。对透镜重新模型化意味着改变至少一个常规透镜设计参数。这些参数包括前表面形状和/或中心半径，后表面形状和/或中心半径，透镜厚度及其折射率。通常，这样的重新模型化包括改变透镜表面的曲率，以使其偏离精确的球面。在透镜设计方面有几种可用的工具，可用于本设计方法中，如OSLO第5版，参见1996年出版的《Sinclair Optics》第4章《ProgramReference》。
根据第一实施方案的首选方面，本发明的方法包括将至少一个角膜表面和囊内晶状体的形状表示为查涅克多项式的线性组合，并由此确定角膜和囊内晶状体的波前的查涅克系数，即，所选定的每个查涅克多项式的系数。然后对矫正透镜建立模型，从而使包括所述模型化的矫正透镜以及角膜和囊内晶状体的数学模型的光学系统提供一个所选定查涅克系数充分减小的波前。通过下述步骤可以进一步改进本方法计算代表由包括模型化的眼内矫正透镜以及角膜和囊内晶状体的数学模型的光学系统产生的波前的查涅克多项式的查涅克系数，确定透镜是否为角膜和囊内晶状体的波前提供充分减小的查涅克系数；并可对透镜重新模型化，直到所述系数充分减小。本方法的该方面宜考虑查涅克多项式可达第四阶，并且其目的是充分减小涉及球面像差和/或散光项的查涅克系数。最好是充分减小由包括角膜和囊内晶状体的数学模型及所述模型化的眼内矫正透镜的光学系统产生的波前的第11个查涅克系数，从而可获得充分消除球面像差的眼球。本设计方法的另一方案可以包括减少更高阶像差，由此本方法的目标为减少比第四阶更高阶的像差项的查涅克系数。
以选定人群的角膜和囊内晶状体的表性为基础设计透镜时，每个人的角膜表面和囊内晶状体最好都被表示在查涅克多项式中，由此确定查涅克系数。根据这些结果，计算平均查涅克系数并将其应用于设计方法中，以充分减小选定系数。需要指出的是，以一大群人的平均值为基础的设计方法所得到的最终透镜，具有为所有使用者显著提高视觉质量的目的。作为其结果，基于平均值而完全消除像差项的透镜对具体某个个体可能是不适用的，导致其视力会比戴常规眼科透镜差。为此，可适当地将选定的查涅克系数比平均值减少一定的程度或预定的比例。
根据发明设计方法的另一方面，可以在系数值方面比较选定人群的角膜和囊内晶状体的表征及其产生的表示每个人角膜和囊内晶状体的像差的多项式，例如查涅克多项式，的最终线性组合。根据这一结果，为适当的透镜选择适当的系数值，并用于发明的设计方法中。像差具有相同符号的选定人群中，这样一个系数值通常可能是选定人群中的最低值，因此根据此值设计的透镜与传统透镜相比可为组中的所有人提供改良的视觉质量。
根据另一实施方式，本发明针对从许多具有相同屈光度但是不同像差的透镜中选择折光屈光度适于患者光学矫正所需要的眼内透镜。这种选择方法类似地根据在本发明方法中所描述的设计方法而实施，并且包括利用数学模型对至少一个角膜表面和囊内晶状体进行表征，并据此计算角膜表面和囊内晶状体的像差。然后评估包括已选矫正透镜以及角膜和囊内晶状体的数学模型的光学系统，从而考虑通过计算这样一个系统得到的波前像差是否实现了像差的充分减少。如果发现矫正不充分，则选择具有相同屈光度但是不同像差的另一个透镜。这里所用的数学模型与上面所述的那些相似，并且可以使用同样的角膜表面和囊内晶状体的表征方法。
优选地，这种选择确定的像差表示为查涅克多项式的线性组合，并计算所得到的包括角膜和囊内晶状体的数学模型以及选定矫正透镜的光学系统的查涅克系数。从系统的系数值能够确定该眼内矫正透镜是否充分地平衡了角膜和囊内晶状体的像差项，如光学系统的查涅克系数所述的那样。如果发现预期的各个系数没有充分减小，则通过选择具有相同屈光度、不同像差的另一个矫正透镜而重复这些步骤，直到发现一个能够有效地减少光学系统的像差的透镜。优选地，至少确定15项查涅克多项，达第4阶。如果认为有效地矫正了球面像差，那么仅仅对包括角膜和囊内晶状体以及眼内矫正透镜的光学系统的查涅克多项式的球面像差项进行校正。需指出的是，应选择眼内矫正透镜，使得对于包括矫正透镜以及角膜和囊内晶状体的光学系统的那些项的选择变得足够小。依照本发明，能够基本消除第十一个查涅克系数，a11，或者使其充分接近0。这是获得充分减少眼球球面像差的眼内矫正透镜所必备的前提。通过以同样的方式考虑其他查涅克系数，本发明的方法能够用于校正除球面像差之外的其他类型的像差，例如那些代表散光，慧差和更高阶的像差的系数。根据选作为模型一部分的查涅克多项式的数量，还可以校正更高阶的像差，这种情况下，可以选择能校正比第四阶更高阶的像差的矫正透镜。
根据一个重要方面，本选择方法包括从成套矫正透镜中选择矫正透镜，所述成套矫正透镜具有一定的屈光度范围，并且每个屈光度的多个矫正透镜具有不同的像差。在一个实施例中，每个屈光度的多个矫正透镜含有不同非球面部分的前表面。如果第一个矫正透镜不能显示充分地减少了像差，正如表示在适当的查涅克系数中的，那么选择具有相同屈光度但是不同表面的另一个矫正透镜。如果需要的话，该选择方法可反复进行直到发现最佳矫正透镜或者所研究的像差项降低到有效边界值以下。实际上，通过角膜和囊内晶状体检测获得的查涅克项将由眼科医生直接得到，借助于算法它们将与成套矫正透镜的已知查涅克项进行比较。通过比较可找出整套中最合适的矫正透镜，并将其植入。
本发明进一步涉及一种具有至少一个非球面表面的眼内矫正透镜，它能够将穿过眼球角膜的波前转换为一种波前，该波前在穿过矫正透镜之后又穿过囊内晶状体时转换为基本上呈球形且其中心位于眼球视网膜上的波前。优选地，相应于表示在旋转对称查涅克项的像差项达到第四阶时的像差项，该波前基本上是球形的。
依照本发明特别优选的实施方案，本发明涉及一种眼内矫正透镜，当像差被计算并表示为查涅克多项式项的线性组合时，该透镜的第四阶的第11项(即查涅克系数a11)能在植入矫正透镜后基本上减少穿过眼球的波前的球面像差。在该实施方案的一个方面，确定矫正透镜的查涅克系数a11，从而补偿由足够数量的角膜和囊内晶状体查涅克系数a11估计值产生的平均值。在另一方面，确定查涅克系数a11以补偿某个个体患者的角膜和囊内晶状体的系数。因此能够为个体定制高精度的透镜。
根据本发明的透镜能以传统方法生产。在一个实施例中，它们由软的，弹性材料，如硅酮或者水凝胶制成。这种材料的例子记载在WO98/17205中。非球面硅酮透镜或者类似地可折透镜的制造可根据美国专利6,007,747实现。根据本发明的透镜也可以由更硬质的材料，诸如聚(甲基)丙烯酸甲酯制成。本领域的技术人员能够很容易地确定可选的材料及制造方法，以生产本发明的减少像差的透镜。
本发明的优选实施方案中，眼内矫正透镜适于植入虹膜和囊内晶状体之间的眼的后房中。根据该实施方案的矫正透镜优选地包括能提供光学矫正的位于中心的光学部分，和位于边缘的能够使所述光学部分保持在所述中心位置的支撑元件，所述光学部分和所述支撑元件均具有构成非球面的一部分的凹形后表面。所述非球面与任何一个包括光轴的平面之间的交线代表没有间断和变形点的完美曲线。这样一种不具有本发明减小像差的眼内矫正透镜在SE-0000611-4中有记载。由于其适于眼球的解剖学结构，并避免对晶状体的压力，因而这种透镜设计是优选的。由于这种设计，可避免自然晶状体和虹膜之间的接触，或将其降为最小。
这种优选矫正透镜的设计方法宜包括下述步骤-评估囊内晶状体在非调节状态下的前半径；-选择矫正透镜后中心半径，使其不同于囊内晶状体的在非调节状态下的后中心半径；-根据步骤(i)和(ii)得到的数据确定总的矫正透镜的拱顶；-选择一个没有变形点的完美曲线，该曲线代表后表面和包括光轴的平面的交叉线，从而提供矫正透镜表面的非球形后表面。
本发明的另一个实施例中，矫正透镜适合放置于眼的前房，并固定于虹膜上。该实施例的优点在于矫正透镜附着于虹膜上，不能四处移动，也不能转动，因而使其更适于矫正非对称像差。
本发明也涉及一种提高眼睛视力的方法。根据本发明将上述眼内矫正透镜植入眼中。也可以通过在眼球之外佩戴眼镜或者矫正眼镜，或者通过使用例如激光调整角膜从而进一步提高视力。
根据本发明的眼科透镜特别适于为了矫正角膜手术，如LASIC(激光角膜磨削术)和PRK(放射状角膜切开术)，引起的像差而设计和制造。如上所述对做过角膜手术的患者的角膜和整个眼球进行测量，并根据这些测量值设计矫正透镜。根据本发明的透镜也适于为具有角膜缺陷或角膜疾病的患者而设计。
根据本发明描述的透镜即可以为每个人单独设计也可以为一群人设计。
本发明也涉及一种改良眼球视觉质量的方法，其中首先对眼实施角膜手术。然后在角膜得到恢复以后进行眼的波前分析。如果必须减少眼的像差，那么根据上述描述设计适合于这个人的矫正透镜。然后将这种矫正透镜植入眼内。不同类型的角膜手术都可以。两种通常的方法是LASIK和PRK，如JJ Rowsey等人于1998年出版的《Survey of Ophthalmology》第43(2)卷，第147-156页所记载的。本发明的方法具有特别的优点，做过角膜手术并具有明显视觉缺陷的人可以获得完美的视觉质量。这是利用传统手术是难以达到的。
权利要求
1.一种设计眼内矫正透镜的方法，该眼内矫正透镜在其植入眼后能够减少眼球的像差，并适于放置在眼的角膜和晶状体囊之间，包括下述步骤(i)用波前传感器测量未矫正眼的波前像差；(ii)用角膜地形仪测量眼中至少一个角膜表面的形状；(iii)将该至少一个角膜表面和该晶状体位于包括所述角膜的眼的囊中的晶状体表征为数字模型；(iv)利用所述数学模型计算所述角膜表面和所述囊内晶状体的最终像差；(v)选择眼内矫正透镜的光学屈光度；(vi)建立眼内矫正透镜模型，使得包括所述眼内矫正透镜以及所述角膜和所述囊内晶状体的数学模型的光学系统产生的波前获得减少的像差。
2.根据权利要求1的方法，其中所述角膜表面和所述囊内晶状体用旋转圆锥体表征。
3.根据权利要求1的方法，其中所述角膜表面和所述囊内晶状体用多项式表征。
4.根据权利要求3的方法，其中所述角膜表面和所述囊内晶状体用多项式的线性组合表征。
5.根据权利要求1的方法，其中将囊内晶状体表征为数学模型是通过从整个眼的波前像差的测量值中减去角膜的波前像差的测量值而实现的。
6.根据权利要求5的方法，其中利用波前传感器测量整个眼的波前像差，利用地形测量法测量角膜形状。
7.根据权利要求1的方法，其中所述光学系统进一步包括用于光学矫正的补充装置，如眼科透镜或者眼科矫正透镜。
8.根据权利要求1的方法，其中角膜和囊内晶状体的屈光度以及轴向眼球长度的评估确定矫正透镜光学屈光度的选择。
9.根据权利要求3的方法，其中，所述光学系统包括角膜和囊内晶状体的模型以及模型化的眼内矫正透镜的光学系统提供了由至少一个所述多项式表示的像差基本上减小的波前。
10.根据权利要求1的方法，其中建立眼内矫正透镜模型包括选择透镜的前半径和前表面形状，后半径和后表面形状、厚度以及折射率。
11.根据权利要求10的方法，其中选择具有预定的中心半径、厚度及折射率的模型透镜的前表面的非球面部分。
12.根据权利要求1的方法，其中眼内矫正透镜适于植入虹膜和晶状体囊之间的眼的后房中，方法进一步包括以下步骤(i)评估囊内晶状体在非调节状态下的前半径；(ii)选择矫正透镜的后中心半径，其不同于囊内晶状体在非调节状态下的后中心半径；(iii)根据步骤(i)和(ii)得到的数据确定总的矫正透镜的拱顶；(iv)选择一个代表后表面与包括光轴的平面的交叉线的没有变形点的完美曲线，从而提供矫正透镜的非球形后表面。
13.根据权利要求1的方法，其中该眼内矫正透镜适于植入到眼的前房内和/或固定于虹膜上。
14.根据权利要求1的方法，包括借助于地形测量表征个体的角膜前表面，并将角膜像差用多项式的组合表示。
15.根据权利要求14的方法，包括借助于地形测量表征个体的角膜前表面和后表面，并将总的角膜像差用多项式的组合表示。
16.根据权利要求1的方法，包括表征选定人群的角膜表面和自然晶状体，并将所述人群中角膜和自然晶状体的平均像差用多项式的组合表示。
17.根据权利要求1的方法，进一步包括以下步骤(v)计算由所述光学系统产生的波前的像差；(vi)确定模型化的眼内矫正透镜是否充分地减少了由所述光学系统产生的波前的像差，并且任选重建眼内矫正透镜模型直到获得充分减少的像差。
18.根据权利要求17的方法，其中所述像差被用多项式的线性组合表示。
19.根据权利要求18的方法，其中重建模型包括改变矫正透镜的前表面及曲率、后半径及后表面、透镜厚度以及折射率这些参数中的一个或几个。
20.根据权利要求3或4的方法，其中所述多项式是为赛德尔或查涅克多项式。
21.根据权利要求20的方法，包括以下步骤(i)将角膜和囊内晶状体的像差用查涅克多项式的线性组合表示；(ii)确定描述角膜形状和囊内晶状体的查涅克系数；(iii)建立眼内矫正透镜模型，使得穿过包括所述模型化的矫正透镜以及囊内晶状体和角膜的查涅克多项式模型的光学系统的波前获得充分减小的系统最终波前像差的查涅克系数。
22.根据权利要求21的方法，进一步包括以下步骤(iv)计算由该光学系统产生的波前的查涅克系数；(v)确定所述眼内矫正透镜是否提供了充分减小的查涅克系数，以及任选重建所述透镜模型直到获得所述系数的充分减小。
23.根据权利要求22的方法，包括使涉及球面像差的查涅克系数充分减小。
24.根据权利要求22的方法，包括使涉及超过第四阶像差的查涅克系数充分减小。
25.根据权利要求23的方法，包括使该光学系统的波前的第十一项查涅克系数充分减小，从而获得充分消除球面像差的眼球。
26.根据权利要求22的方法，其中重建模型包括改变矫正透镜的前半径和前表面形状，后半径和后表面形状，厚度以及折射率这些参数的一个或几个。
27.根据权利要求26的方法，包括改变矫正透镜的前表面形状直到获得像差的充分减少。
28.根据权利要求20的方法，包括建立眼内矫正透镜的模型，使得该光学系统提供减小的赛德尔或查涅克多项式表示的穿过该系统的波前的球面及柱面像差项。
29.根据权利要求28的方法，获得更高阶像差项的减小。
30.根据权利要求9的方法，包括(i)表征选定人群的角膜表面和囊内晶状体，并将每个角膜和每个囊内晶状体用多项式的线性组合表示；(ii)比较各个体的角膜和囊内晶状体的不同组合之间比较多项式系数；(iii)根据一个个体的角膜和囊内晶状体选择一个标称系数值；(iv)建立一个矫正透镜模型，使得包括矫正透镜以及囊内晶状体和角膜的多项式模型光学系统产生的波前充分地减小所述标称系数值。
31.根据权利要求30的方法，其中所述多项式系数涉及表示球面像差的查涅克像差项。
32.根据权利要求30的方法，其中所述标称系数值是选定人群中的最低值。
33.一种选择眼内矫正透镜的方法，该眼内矫正透镜在其植入后能减少眼的像差，该方法包括以下步骤(i)将至少一个角膜表面和包括所述角膜的眼的囊中的晶状体表征为一数学模型；(ii)利用所述数学模型计算所述角膜表面和所述囊内晶状体的最终像差；(iii)从多个具有相同光学屈光度但不同像差的透镜中选择具有合适光学屈光度力的眼内矫正透镜；(iv)确定包括所述选定的矫正透镜以及囊内晶状体和角膜的所述数学模型的光学系统是否充分地减少了像差。
34.根据权利要求33的方法，进一步包括以下步骤(v)计算所述光学系统产生的波前像差；(vi)确定所述选定眼内矫正透镜是否充分减少由所述光学系统产生的波前像差；而任选地重复步骤(iii)和(iv)，通过选择至少一个具有相同光学屈光度的另一个矫正透镜直到找到能够充分减少像差的矫正透镜。
35.根据权利要求33的方法，其中所述角膜表面和所述囊内晶状体用旋转圆锥体表征。
36.根据权利要求33的方法，其中所述角膜表面和所述囊内晶状体用多项式表征。
37.根据权利要求36的方法，其中所述角膜表面和所述囊内晶状体用多项式的线性组合表征。
38.根据权利要求33的方法，其中测量眼的总像差和角膜的像差，这些测量值给出了角膜和囊内晶状体各自的像差。
39.根据权利要求38的方法，其中利用波前传感器测量眼的总像差，利用地形测量法测量角膜的像差。
40.根据权利要求33或34的方法，其中所述光学系统进一步包括用于光学矫正的补充装置，如眼科透镜或者眼科矫正透镜。
41.根据权利要求33的方法，其中角膜和囊内晶状体的屈光度以及轴向眼球长度的评估确定矫正透镜光学屈光度的选择。
42.根据权利要求36或37的方法，其中，包括所述角膜和囊内晶状体的模型以及选定的眼内矫正透镜光学系统提供的，所述像差由至少一个所述多项式表示的像差基本上减小的波前。
43.根据权利要求33的方法，其中眼内矫正透镜适于植入虹膜和晶状体囊之间的眼的后房中，该方法进一步包括以下步骤(i)评估囊内晶状体在非调节状态下的前半径；(ii)选择矫正透镜的后中心半径，其不同于囊内晶状体在非调节状态下的后中心半径；(iii)根据步骤(i)和(ii)得到的数据确定总的矫正透镜的拱顶；(iv)选择一个代表后表面和包括光轴的平面的交叉线的没有变形点的完美曲线，从而提供矫正透镜的非球形后表面。
44.根据权利要求33的方法，其中所述眼内矫正透镜适于植入眼的前房，并固定于虹膜上。
45.根据权利要求33的方法，包括借助于地形测量表征一个个体的角膜前表面，并将角膜像差用多项式的组合表示。
46.根据权利要求45的方法，包括借助于地形测量表征一个个体的角膜前表面和后表面，并将总的角膜像差用多项式的组合表示。
47.根据权利要求33的方法，包括借助于地形测量表征选定人群的角膜表面和囊内晶状体特征化，并将所述人群中角膜和囊内晶状体的平均像差用多项式的组合表示。
48.根据权利要求42的方法，其中所述多项式是Sdidel或查涅克多项式。
49.根据权利要求48的方法，包括以下步骤(i)确定角膜和囊内晶状体的波前像差；(ii)将角膜和囊内晶状体的像差用查涅克多项式的线性组合表示；(iii)选择眼内矫正透镜使得穿过包括所述矫正透镜以及角膜和囊内晶状体的查涅克多项式模型的光学系统的波前实现查涅克系数的充分减小。
50.根据权利要求49的方法，进一步包括以下步骤(iv)计算由该光学系统产生的波前的查涅克系数；(v)确定所述眼内矫正透镜是否提供了查涅克系数的充分减小，并任意选择另一个透镜直到获得所述系数的充分减小。
51.根据权利要求49或50的方法，包括确定多至第四阶的查涅克多项式。
52.根据权利要求51的方法，包括使涉及球面像差的查涅克系数充分减小。
53.根据权利要求52的方法，包括使超过第四阶像差的查涅克系数充分减小。
54.根据权利要求52的方法，包括使该光学系统产生的波前的第十一项查涅克系数充分减小，从而获得充分消除球面像差的眼球。
55.根据权利要求45的方法，包括选择眼内矫正透镜，使得光学系统对通过所述系统的波前提供赛德尔或查涅克多项式表示的减小的球面像差项。
56.根据权利要求45的方法，其中实现更高阶像差项的减小。
57.根据权利要求33的方法，其特征在于从成套透镜中选择眼内矫正透镜，所述成套透镜包括具有合适的光学屈光度范围的透镜，并且在每个光学屈光度范围内的多个透镜具有不同的像差。
58.根据权利要求57的方法，其中所述像差是球面像差。
59.根据权利要求57的方法，其中在每个光学屈光度范围内的所述矫正透镜具有不同非球面部分的表面。
60.根据权利要求59的方法，其中所述表面是前表面。
61.根据权利要求1至60中任一项得到的眼内矫正透镜，其与眼的囊内晶状体结合，能够将穿过眼的角膜的波前转换为其中心在眼球视网膜上的基本上球形的波前。
62.根据权利要求61的眼内矫正透镜，能够补偿根据适宜人群设计得到的角膜和囊内晶状体的模型的像差，从而使得由包括所述矫正透镜以及所述角膜和囊内晶状体的模型的光学系统产生的波前获得显著减少的像差。
63.根据权利要求62的眼内矫正透镜，其中所述角膜和囊内晶状体的模型包括平均像差项，所述平均像差项是通过表征个体角膜和囊内晶状体，并将其表示在数学项中从而得到单个像差项，然后由此计算得到的。
64.根据权利要求63的眼内矫正透镜，其中所述像差项是查涅克多项式的线性组合。
65.根据权利要求64的眼内矫正透镜，该透镜能够减小所述角膜和囊内晶状体的模型的查涅克多项式中表示的像差项，使得由包括所述矫正透镜以及所述角膜和囊内晶状体的模型的光学系统产生的波前得到显著减少的球面像差。
66.根据权利要求65的眼内矫正透镜，该透镜能够减小第四阶像差的第十一项查涅克项。
67.一种眼内矫正透镜，具有至少一个非球面表面，当其像差表示为多项式项的线性组合时，其与眼的囊内晶状体结合，能够减小穿过角膜的波前得到的类似的这种像差项，由此获得基本上消除像差的眼球。
68.根据权利要求67的眼内矫正透镜，其中所述非球面是透镜的前表面。
69.根据权利要求67的眼内矫正透镜，其中所述非球面是透镜的后表面。
70.根据权利要求69的眼内矫正透镜，其中所述多项式项是查涅克多项式。
71.根据权利要求70的眼内矫正透镜，该透镜能够减小代表球面像差和散光的多项式项。
72.根据权利要求71的眼内矫正透镜，该透镜能够减小第四阶像差的第十一项查涅克多项式项。
73.根据权利要求72的眼内矫正透镜，该透镜由生物相容性软质材料制成。
74.根据权利要求73的眼内矫正透镜，由硅酮制成。
75.根据权利要求73的眼内矫正透镜，由水凝胶制成。
76.根据权利要求72的眼内矫正透镜，由生物相容性硬质材料制成。
77.根据权利要求67的眼内矫正透镜，适于植入虹膜和晶状体囊之间的眼的后房中，所述眼内矫正透镜包括能提供光学矫正的位于中心的光学部分，和位于边缘的支撑元件，所述支撑元件能够使所述光学部分保持在所述中心位置，所述光学部分和所述支撑元件均具有构成非球面的一部分的凹形后表面，所述非球面和任何包含光轴的平面之间的交叉线代表没有间断和变形点的完美曲线。
78.根据权利要求77的眼内矫正透镜，适于植入眼的前房，并固定于虹膜上。
79.一种提高眼的视觉质量的方法，其特征在于植入根据权利要求67至78的眼内矫正透镜。
80.根据权利要求79的方法，其中在眼球外面佩戴眼科透镜或眼科矫正透镜以进一步提高视觉质量。
81.根据权利要求79的方法，其中接受眼内矫正透镜的患者的角膜已借助于激光进行修正。
82.一种提高眼的视觉质量的方法，其特征在于下列步骤-对眼实施角膜手术；-使角膜恢复；-进行眼球的波前分析；以及-根据权利要求1至15，17至29，33至46以及48至60中任一项设计矫正透镜；以及-将矫正透镜植入眼中。
全文摘要
本文涉及一种眼内矫正透镜及设计这种透镜的方法。根据本发明的透镜能够在其植入减少眼的像差，且其适于放置在眼的角膜和晶状体囊之间。根据本发明的方法包括以下步骤(i)用波前传感器测量未矫正眼的波前像差；(ii)用角膜地形形仪测量眼中至少一个角膜表面的形状；(iii)向数字模型至少一个角膜表面和位于包括所述角膜的眼的囊中的晶状体；(iv)利用所述数学模型计算所述角膜表面和所述囊内晶状体的最终像差；(v)选择眼内矫正透镜的光学屈光度；(vi)建立眼内矫正透镜模型，使得包括所述眼内矫正透镜以及所述角膜和所述囊内晶状体的数学模型的光学系统产生的波前获得减少的像差。
文档编号A61L27/00GK1481227SQ01821016
公开日2004年3月10日 申请日期2001年12月14日 优先权日2000年12月22日
发明者P·A·皮尔斯, S·诺比, P A 皮尔斯 申请人:法马西雅格罗宁根股份有限公司
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