CN102869298A - 用于角膜散光分析和向量规划治疗的地形半子午线参数的评估 - Google Patents

Abstract

公开了一种技术，其中通过考虑距中心轴3mm、5mm和7mm处的三个同心带中的每一个带的地形图以及为每个带分配加权因子，而确定眼睛每个半子午线中的地形参数。通过选择性地处理三个带中的加权值，能够为每个半子午线确定幅度和子午线参数。通过这些参数，能够找出用于整个眼的单个地形值(CorT)以及表示两个半子午线之间地形差异(TD)的值。针对半子午线的该地形图值被用在向量规划系统中以在单步骤操作内获得治疗参数。

Description

用于角膜散光分析和向量规划治疗的地形半子午线参数的评估

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年11月12日申请的美国临时申请No.61/260,556的优先权，其通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及确定散光参数以表示从地形图的角膜散光计视图导出的角膜的各个半子午线，用以在向量分析和规划治疗中使用。这两个半子午线值(针对上半子午线和下半子午线)随后能够一并确定针对幅度和子午线的单个角膜地形图值，以作为模拟角膜散光测量的替代方案并且量化角膜的不规则性。

本发明还涉及向量规划模态，以通过对两个角膜半子午线中的每一个施加不同的激光消融轮廓来同时实现对自然发生的不规则角膜散光的减轻和规则化。该治疗方案结合地形参数和屈光(波前)参数两者，并能被用作针对准分子激光器技术应用的算法，从而减轻眼像差并改善视觉性能。

发明内容

根据本发明，通过计算机辅助视频角膜测量获得角膜散光计地图并且利用向量求和法确定两个半子午线参数，由此量化针对角膜各半体的散光。这些散光幅度能够针对从角膜中心轴指定为3mm、5mm和7mm的同心圆带而被加权，于是能在随后量化角膜的散光和不规则性。也就是说，存在有两个因素影响分配给3mm、5mm、7mm带的加权。它们是1)与角膜中心轴的接近度；以及2)各个带指定的面积。基于这些因素，已经发现针对3mm带的合适的理论加权系数为1.2、针对5mm带的为1.0而针对7mm带的为0.8。在100个患者的术后评估中，业已发现针对3mm、5mm、7mm的加权值是相等的，即分别为1.0、1.0、1.0。外科医生针对每个个体患者的主观评价会影响他或她从而在这两个范围中分配加权值。下文中我们将分别针对3mm、5mm和7mm带使用1.2、1.0和0.8的理论加权系数进行例示说明。

使用3mm、5mm和7mm带的加权系数从地形图算出的两个半子午线值计及角膜散光的更具代表性的决定因素。这为向量规划治疗和角膜地形散光的可靠确定以及用于角膜不规则性的标准提供了参数。这些值还能够在手术前或后用于测量经历屈光手术患者的散光矫正结果的成功与否。

根据本发明，提供了一种确定在用于诊断和外科治疗的向量分析中使用的表示角膜散光的幅度和轴的参数的方法，包括产生眼角膜的两个半子午线中的每一个半子午线的地形测量值的角膜散光计地图，为每个半子午线中多个带中的每个带内的地形测量值分配加权值，以及向量组合地形测量值的经加权值以获得每个半子午线中表示地形不规则性的幅度和轴的向量参数，所述向量参数适于在诊断和外科治疗中使用。

进一步根据本发明，向量规划技术组合角膜(地形图)和屈光(波前)参数以在单个治疗步骤中减轻并规则化散光。治疗以如下方式确定：首先利用眼部残余散光(ORA)以最佳地减轻散光幅度，其后使用用于两个独立的半子午线的共用屈光目标来规则化现已减轻的角膜散光。

算出的治疗呈现为单个不对称治疗应用。这样，由普遍ORA引起的无法从眼睛光学系统消除的任意散光被最小化并规则化。

本发明的先进向量规划技术能够通过对角膜的每个半子午线独立应用治疗来治疗自然发生的不规则散光。因此，残余散光被最优地最小化和规则化，导致眼像差的减轻以及随后改进最佳校正视力的潜力。

因此，进一步根据本发明，提供了一种减轻并规则化患者眼睛中测得的散光值以获得用于患者诊断和治疗的目标值的方法，所述方法包括以下步骤：考虑将患者的眼角膜分为上半子午线和下半子午线；测量每个半子午线中的角膜散光和屈光散光值；基于最小化每个半子午线中的眼部残余散光来确定每个半子午线中的地形治疗参数以最大地减小每个半子午线中的地形散光值，以及使用针对两个独立的半子午线的共用屈光参数来规则化因此减小的地形测量参数，从而在从所述确定步骤至所述规则化步骤的一个步骤中获得针对该两个半子午线的最终治疗目标值。

进一步根据本发明，提供了一种实施本发明的方法以获得手术参数的设备，包括：获得表示上半子午线和下半子午线中眼睛地形的目标参数的单元；获得表示每个半子午线的屈光参数的目标参数的单元，以及实施如下步骤的计算机单元：通过向量组合地形目标参数和屈光参数确定用于治疗每个半子午线的目标诱导散光向量参数(TIA)，以获得在所述两个子午线中的相等且被规则化的治疗向量TIA。

附图说明

图1是示出半子午线的3mm、5mm和7mm带中的平坦和陡峭角膜散光计参数的角膜的地形例示。

图2a是示出上半子午线散光值和下半子午线散光值的极坐标图。

图2b是倍角向量图，其中散光子午线加倍而幅度保持相同，并且向量差表示地形差异(TD)。

图2c是针对3mm带的TD轴被分为两半以显示将在眼睛上出现的方向的极坐标图。

图3a是示出针对相应的上半角膜中的3mm、5mm、7mm半子午线的每一个的散光参数的极坐标图。

图3b是示出针对相应的下半角膜中的3mm、5mm、7mm半子午线的每一个的散光参数的极坐标图。

图4a是示出3mm、5mm、7mm散光参数的头尾求和的倍角向量图，所述参数角度加倍以计算平均上部散光参数。

图4b是示出3mm、5mm、7mm散光参数的头尾求和的倍角向量图，所述参数角度加倍以计算平均下部散光参数。

图5a是示出平均上半子午线散光值和平均下半子午线散光值的极坐标图。

图5b是倍角向量图，其示出对平均上部散光值和平均下部散光值向量求和为表示CorT参数的它们自身平均值。

图5c是极坐标图，其表示上部和下部平均半子午线散光值与CorT一起正交地显示在两个半子午线上。

图6a是倍角向量图，其示出表示地形差异(TD)的上部和下部平均散光值的向量差。

图6b是示出相应角膜半子午线中的上部和下部平均散光值的极坐标图，其中TD被显示在其轴的108度处位于0.56D。

图6c是示出针对上部和下部半子午线每个带的加权散光和未调节散光的对比效果的表格例示。

图6d是示出CorT和Sim K参数之间比较的表格例示。

图7a是示出针对眼睛的上半子午线和下半子午线的屈光参数和地形参数的极坐标图。

图7b是示出图7的参数作为向量的倍角向量图。

图8是例示散光治疗和各个分量值的极坐标图。

图9a是示出图8中的分量及其幅度和轴的倍角向量图。

图9b是分量连同各自幅度和轴的治疗后的倍角向量图。

图10是示出向量及其幅度和值的治疗的倍角向量图。

图11a是例示非正交散光及其幅度值和轴的规则化的向量图。

图12a是示出调节后屈光目标连同其中分量的幅度和轴的倍角向量图。

图13是示出规则化后最佳治疗向量的DAVD。

图14是示出散光的屈光和地形治疗连同其分量的幅度和轴的极坐标图。

图15是示出在单个步骤中为减小幅度并规则化角膜治疗的术前参数处理的DAVD。

图16是示出在单个手术步骤中最大散光治疗和规则化之后的术前地形并具有屈光和地形目标的极坐标图。

图17是用于评估并获得患者眼散光治疗的手术参数的向量规划设备的图形例示。

具体实施方式

计算机辅助视频角膜散光测量术(CAVK)的进步已经通过提供关于角膜形状的详细信息来辅助外科医生。由地形图仪提供的角膜散光计视图(图1)显示了针对角膜的不同同心圆带的角膜曲率和曲率半径，并提供了比当前激光所需的以提供对称屈光角膜治疗更多的信息。角膜散光计视图还通常提供模拟角膜散光计(Sim K)值，其是角膜散光在3mm带的定量描述符，作为在1980年代CAVK技术引入的时候获得等效角膜散光测量的一种尝试。

Sim K值通常会遇到的困难是选择子午线的算法有时在弓形交叉(bow tie)表明非正交特性的地方是不稳定的。地形装置可以与其从弓形交叉子午线或其中的某处延伸的子午线选择不一致。这里该技术通过从三个(内侧、中间、外围)带上的角膜散光图获得向量求和平均幅度和子午线，提供了角膜地形散光值(CorT)中的相关性和一致性。

当前，地形图仪不提供有用地表示角膜的两个半子午线的一致数值。除了Sim K幅度和子午线值利用的近中心3mm区，没有一个散光值表示整个角膜。这两个向量半子午线值是导出量化表示整个角膜散光的单值的必须且有用的参数。它们同样也是非对称治疗过程的向量规划所必须的，从而通过角膜参数测量不规则性以及量化散光矫正结果的成功程度。本发明尝试从当前能够获取的图1所见的角膜地形图仪的地图中的数据来导出这些值。

使用来自以角膜的中心轴划线限定的3mm、5mm和7mm带(即分别来自0-3mm、3mm-5mm以及5mm-7mm的区域)的角膜散光参数，能够通过向量求和过程来使半子午线值精确以更加可靠地确定角膜地形散光的子午线和幅度。

图1中的地形地图显示两个平坦和两个陡峭的角膜散光计幅度以及它们各自针对三个带中每一个带的子午线。用于规划治疗和评估可能的散光矫正结果的最多适用地形读数是3mm带的地形读数，这是由于主要是这一尺寸与瞳孔及视轴相符。通过建立这两对角膜不规则性或TD的最小幅度来确定对用于3mm带最合适的角膜散光参数的配对。也就是说，使用平坦/陡峭的一个组合来确定TD，以及将这个组合在幅度上与其他平坦/陡峭组合比较来找出这两个选择的最小值(图2a、b和c)。

一旦建立了用于3mm带的合适配对，通过计算5mm带中的每个陡峭子午线相对于上述步骤1所确定的3mm陡峭子午线之间的最小角差来确定5mm带中的对应的陡峭子午线。然后针对7mm重复地比较该角差与5mm带的参数。然后对平坦子午线应用该相同的过程。通过针对每个带的平坦和陡峭参数之间的算术差来确定针对那个带的散光幅度，以其是最陡峭子午线的定向。

该结果是针对角膜上半子午线的三个散光值(3、5和7mm带)和针对角膜下半子午线的三个散光值(3、5和7mm带)。基于任意外科治疗范例中3mm、5mm和7mm带的重要性，对每个带给予加权，相称地使内侧增加以及使外侧缩减，而中间不变化：针对3mm带×1.2(最多适用)、针对5mm带×1.0、针对7mm带×0.8(最少适用)(图3a和4a)。

图5a的极坐标图显示了将出现在眼睛上的两个求和向量均值——在上半子午线中的一个散光以及在下半子午线上的另一散光。这些地形图散光值将用在向量规划中，这将在下文中描述。

为确定整个角膜的不规则性，计及上述针对5和7mm带的加权，通过再次将该轴加倍至DAVD上来计算这两个散光之间的向量差(图5b)。通过在DAVD上结合从上平均散光起始且在下平均散光结束的合成向量并随后将其返回至起始处并二等分以确定其实际方向，确定TD的最终子午线。以这种方式量化的角膜不规则性称为地形差异(TD)，并以屈光度和度数表示。这提供了该数值，好像其显示在眼睛上那样(图5c)。

为确定整个角膜地形图散光(CorT)以表示整个角膜，使用T_SUP和T_INF加权值来计算向量求和均值(图6a和6b)。这将整个角膜描述为由角膜地形使用对3、5和7mm带的合适加权(如在上例中所示)而量化。这优选为模拟角膜散光计值(Sim K)，其全部从所选择的子午线中表明有时具有易变性和非一致性偏差的3mm带导出。

由地形地图提供的同心角膜带(即，在3mm、5mm和7mm处)被用来获得各自表示角膜的一个半体的两个半子午线值，并且被用于加权每个带的相关度以及在随后确定角膜不规则性。该技术评估地形差异(TD)——不规则散光的向量度量，其被计算为720度倍角向量图(DAVD)上的上部和下部值显示之间的屈光距离。已观察到增加的TD和眼部残余散光(ORA)之间的直接比例关系。

量化眼睛内部像差的ORA被计算为角膜散光参数和屈光散光参数之间的向量差，并且具有以屈光度表示的幅度和以度数表示的定向。

在手术前在100个健康散光角膜的群组中，TD和ORA之间的关系已被示出为显著。0.75D或更小的ORA和TD幅度被认为是正常的，其不妨碍获得良好的散光校正结果。然而1.00D以上的幅度则可显示出对内部像差的过高程度或具有潜在不利结果的角膜不规则性的显著相关，从而矫正散光的激光屈光手术或切口手术的矫正散光的可实现结果是有限的。出于该原因，外科医生可能决定将不治疗或不使用向量规划作为治疗范式来优化或减小在这些情形中残余的角膜散光的合成量。

图6c显示了加权求和向量均值(

和

)的重要性。7mm带未调节散光幅度，相对于相应的上半子午线的1.06D，下半子午线的1.74D是相对较大的。在上半子午线和下半子午线中，针对未调节参数，7mm散光值大于3mm和5mm的散光值。通过使下半子午线“减幅”0.06D而仅使上半子午线“减幅”0.01D来突显求和平均向量的重要性。

能够确定两个加权半子午线值

和

的求和向量均值(图6d)以计算有效总角膜地形图散光，在这里被描述为CorT值(0.91D91)。对Sim K(0.88D102)和CorT值之间的关系的检查揭示了类似的幅度(都小于算术平均值)，由于三个带的陡峭子午线不共线，这可能是评估角膜地形图散光的相似效果。然而CorT的子午线在顺时针方向上排列靠近T_SUP(85度)和T_INF(275度)，并因此通过计及7mm带定向的影响可能更能表示总角膜散光子午线。几乎为10度的差异(91度的CorT子午线相比于102度的Sim K子午线)会是手术切口或激光规划期间需要计及的显著量。

注意到三个区中每个个体分量的线性缺乏越大，Sim K或CorT表示的有效规则散光越小是重要的。针对内侧和外侧带分别地从1增加和减少20％的值是在该阶段理论评估的一例，并能够在将来根据经验和种群研究进行修正。三个加权带值的总和3.0D等于三个未调节1值之和，从而该调节过程没有产生散光的净增加或净减少。

Sim K幅度和加权CorT幅度的紧密度还表明了该非线性现象的并联效应，以及CorT如何有效地表示整个角膜。CorT的特别益处在于通过利用T_SUP和T_INF半子午线分量的向量求和及均值来识别最相关子午线中的精确性和一致性。

该技术在角膜参数被包括在使用向量规划的屈光治疗方案内的情况下提供了额外的安全。多个值的向量平均减轻了在诸如CAVK的自动测量过程中可能出现的任何测量伪迹或实际溢出值的影响。

该计算半子午线值以量化角膜散光的方法并入了来自角膜的两个半体的3mm、5mm以及7mm带的每一个的角膜散光幅度和子午线。这两个半子午线值又能进行向量求和来提供角膜地形散光值——通过角膜地形确定的量化眼睛的整个角膜散光的CorT。该值相比当前利用的Sim K值具有更多益处。算出的半子午线值还能够提供针对角膜不规则性的向量值——地形差异。这能够与ORA值一起在规划矫正散光的屈光手术时被用于会诊套件中，作为基本术前参数以确定患者良好视觉结果的适宜性和可能性。

所描述的技术还允许通过提供因子以分配它们在测量子午线处的幅度的更大或更小相关性来为经调节的加权提供接近视轴或远离视轴的值。所导出的半子午线值各自表示角膜的一个半体，并且能够被并入作为治疗参数以在向量规划治疗过程中精确地量化通过屈光参数解决所需的角膜散光。在针对先天性不规则散光协同治疗的向量规划过程中使用这些半子午线值结合角膜和屈光参数可以潜在地导致在角膜散光矫正结果中的更大一致性，只要在常规激光视觉矫正过程中提供针对整个视觉结果质量进一步精确的机会。

使用图1中的参数：

步骤1、确定平坦和陡峭子午线的合适配对。

(i)为确定平坦和陡峭参数的合适配对，从3mm带中的数值计算最小TD幅度。

第一对(图2a、2b和2c)-

40.46/41.2390(0.77D90)上半子午线

40.68/41.54294(0.86D294)下半子午线

TD＝0.67D

替换配对-

40.68/41.2390(0.55D90)上半子午线

40.46/41.54294(1.08D294)下半子午线

TD＝0.82D

该第一配对具有较低的不规则值，由此被选择以提供针对各带的调节的散光值。

步骤2、对从(i)选择的平坦/陡峭参数应用合适的加权。(图3a和4a)

3mm带：

0.77D90(上半子午线)×1.2(针对3mm带的加权)＝0.92D90

0.86D294(下半子午线)×1.2(针对3mm带的加权)＝1.03D294

步骤3、通过选择角距上最接近3mm带中角膜散光读数的那些来匹配5mm带中的相应陡峭和平坦角膜散光读数。

5mm带：

41.13/41.87100(0.74D100)上半子午线

0.74D100×1.0(针对5mm带的加权)＝0.74D100

41.17/42.45276(1.28D276)下半子午线

1.28D276×1.0(针对5mm带的加权)＝1.28D276

步骤4、再次通过选择角距上最接近5mm带中角膜散光读数的那些来匹配7mm带中的相应陡峭和平坦角膜散光读数。

7mm带：

42.18/43.2466(1.06D66)上半子午线

1,06D66×0.80(针对7mm带的加权)＝0.85D66

42.30/44.04260(1.74260)下半子午线

1.74D260×0.80(针对7mm带的加权)＝1.39D260

步骤5、使用头尾求和以计算合成上半子午线平均散光和下半子午线平均散光(图3b和4b)。

加和的向量均值上部散光＝0.74D85T_SUPav

加和的向量均值下部散光＝1.10D275T_INFav

(图5a)。

步骤6：T_SUP和T_INF的向量差。

加倍平均上部向量平均散光和平均下部向量平均散光(T_SUPav和T_INFav)，并且在DAVD上确定向量差以屈光度和度数提供角膜不规则性或TD。

TD＝0.48DAx111(图5b和6).

步骤7、向量相加T_SUP和T_INF以得到CorT值。

对上部和下部散光值进行头尾求和以导出角膜地形散光值(CorT)，其以相等幅度和180的间隔表示在两个半子午线上。

0.91D91

0.91D271

显著眼睛像差会降低视觉质量和数量，导致眩目、晕疵、在晚上光线的星爆以及最佳矫正视力的整体降低的症状。这些通常发生在不规则散光的情形中，并能够通过像差计来定量测量。像差的精确测量还能够通过角膜散光值和屈光散光值的向量差来计算，从而量化内部(非角膜)像差。

向量规划技术是能够使得角膜参数与屈光参数得以组合以用于散光优化治疗的系统范式。

先进向量规划允许使用LASIK或PARK针对角膜的每个半子午线对自然发生的不规则散光进行治疗。相比仅使用地形或波前屈光值，该过程提供了视觉结果改进的可能性。

角膜散光幅度和/或轴与屈光散光幅度和/或轴之间通常有一定的不同。在该情形中这通过眼部残余散光(ORA)来量化。ORA是算出的向量值，其量化由地形散光和二阶像差散光之间的差异引起的眼内像差。更高量的ORA与更大量的地形差异(TD)直接成比例，该TD如在前示出作为算出的向量值以量化角膜不规则性。通过使用向量规划最小化合成ORA来减少视觉像差能够改善眼睛的视觉性能。

下文中描述了独立地对角膜的每个半子午线应用向量规划技术。

为进一步改进准分子激光手术中的当前散光和视觉结果，两条治疗原则是重要的。首先，最大化地降低按照地形和屈光两者检查的散光总和(其将是由ORA量化的最小值)。其次，在角膜上的最小散光残余优选地留在常规状态。在此之前这两条原则已被独立地详述用于自然发生的规则和不规则散光。

向量规划能够以如下方式最大化地降低散光：合成地形和屈光散光目标的和(即，ROA)是针对该单独眼睛的唯一参数的最小值。该残余散光在地形和屈光模态之间以优化方式最佳分配。净效果是在角膜上留下更少的散光残余，以及潜在地实现更好的视觉结果，其具有降低的低阶和高阶视觉像差。

自然发生的不规则散光是在进行激光手术的人群中是普遍存在的，并且是能够使用TD评估而被量化的。该向量值具有幅度和轴，并以屈光度表示，如前所述的在先前研究中43％的眼睛具有高于1.00D的值。它被计算为表示720度倍角向量图(DAVD)上地形图每个半体的两个相对的半子午线散光值之间的间隔(图1a、b和c)。注意所观察到的直接相关关系，即角膜的不规则性(TD)越高，ORA越大。

为最大化地降低散光，针对屈光散光(显性或波前)的一个共用值能够分别用两个不同的地形散光值计算；角膜的每个半子午线一个，例如图6所示。使用波前或显性折射的当前实施模式仅确定针对包括角膜的整个眼睛的单个屈光柱面值。对所得的降低但仍不规则的角膜散光进行调节的额外步骤有益于实现正交的和对称的角膜，并因此实现了眼睛潜在的最佳视觉。

根据本发明的该治疗过程顺序地将这两个基本治疗步骤组合为一。首先，以优化模式利用地形和波前参数两者来最大化且优选地减轻散光(从A至B的步骤)，接着其次的，规则化残余角膜屈光(从B至C的步骤)；这两个独立步骤能被合并为单步骤治疗过程，从A的术前散光状态到最终正交对称目标C处的计算。

针对自然发生的不规则散光的治疗范式

1、散光的最优减轻(步骤A至B)。

图7a显示了散光参数的360度极坐标(非向量)图，其通过地形图和屈光测得，其中这两个术前测量值在幅度或定向上彼此不对应。由于如图6所示的上地形半子午线值(T_SUP)与下地形半子午线值(T_INF)在幅度和定向上都不相同使得角膜非对称且非正交，角膜散光是不规则的。使用波前(二阶Zernike 3和5柱面散光)或显性参数的屈光散光(R)被显示为针对上角膜半子午线和下角膜半子午线的共用对称正交值。

ORA的计算

需要计算以最大地减轻现有散光的第一参数是ORA——它是在角膜平面上屈光散光和角膜散光之间的向量差。

现有的散光能够通过屈光和地形分量的简单算术求和而被量化。这将散光总和量化为可被校正的，以及由ORA量化的比例是不可校正的。在存在有角膜不规则性的情况下，能够针对图7a所示的两个半子午线中的每一个分别计算ORA。ORA的中和必须发生在角膜上或在眼镜中、或在操作参数被优化的情形中为这二者的组合(图8显示了相应的治疗向量)。这里所选择的用于分配ORA校正的侧重度是按照40％地形以及60％屈光——这在前被计算为平均并用于向量规划研究中。

每次分配能够因具体情况而异，并且取决于外科医生想要达到的地形的和屈光的理论比例目标。其中可能这些目标旨在将角膜散光降低至0.75D以及将眼镜屈光柱面降低至0.50DC或更少。在不可实现的情形中，由于ORA大于1.25D，则如前所述的另一侧重度选项会是合适的。不管侧重度在于如何优化处理ORA，当地形和屈光散光目标之和等于ORA时，将在任何眼睛的视觉系统中治疗最大量的散光。在手术前计算ORA使得所治疗散光的最大量以及角膜上散光的剩余量的最小化至更可接受的水平。

以最小ORA残余来最优地减轻散光的治疗计算(TIA)

用于针对每个半子午线散光治疗的目标诱发散光向量(TIA)是变陡效应，并因此与正被最大消融的轴对齐。TIA是术前散光和其识别的目标之间所需的向量差或治疗。该治疗向量能被分别施加至每个半子午线(TIA_SUP AB和TIA_INF AB)，它们由于表示各半子午线的不同地形值T而在幅度和子午线上都是不同的。这能够表现在DAVD上——也就是说，TIA向量在轴上加倍而在幅度上不变，然后将其施加至它们相应的术前地形值(DAVD上在它们陡峭子午线的两倍处)。这导致了地形目标(目标T_SUP B和目标T_INF B)散光从A至B的减轻，其仍保持非对称和非正交(图8a)。该相同过程可以使用治疗向量TIA_SUP AB和TIA_INF AB应用至共用屈光散光以实现两个屈光目标(图8b)(每个半子午线一个)，尽管在实施中仅利用一个屈光目标。

为确定对称屈光柱面目标(目标R_B)，通过对DAVD上所施加的TIA_INF AB和TIA_SUP AB以头尾方式求和来计算总体净治疗效果(TIA_NET AB×2)(图9)。然后将TIA_NET AB×1(由于求和了两个参数而将幅度减半)应用至由产生一个共用屈光目标(目标R_B)的术前柱面屈光的每个半子午线显示(图10a显示了正交和对称“上”和“下”屈光作为一对——由于间隔360°它们在DAVD上彼此叠加)。其与合成屈光和地形目标、以及上和下ORA一起在图10b中显示。

该最优结果用于剩余散光的最小量——其等于通常解决整个眼睛的内部像差的眼部残余散光(ORA)，并且在该情形中是针对每个半子午线分别计算的。

使用最小剩余ORA的规则化步骤(步骤B至C)

然后对从上述散光的最优减轻得到的每个相应角膜目标(目标T_SUP B和目标T_INF B)应用第二次治疗(TIA_SUP BC和TIA_INF BC)以得到对称和正交角膜散光结果。这通过命中从图12a所示的第一步骤(步骤A至B)得到的屈光柱面目标(目标R_B)而完成。图12b中显示了针对上下半子午线的合成屈光目标。通过再次以头尾方式平均上下TIA_BC以及将该值(TIA_NET BC×1)加上目标R_B(图13a和13b)来计算规则化的第二步骤(B至C)的最终对称屈光柱面目标(目标R_C)，由此导致共用屈光柱面和地形图对齐，如图14所显示。

通过有效地对每个目标R_B′s的TIA_NET BC×1治疗，从B至C的屈光变化将每个分开的ORA(ORA_C)量化成为在与规则化角膜的相同步骤中限定(图14)的最小可能值。

在一个步骤中最大地优化降低和调节(A至C)

通过命中从最大化地且最优地减轻现有角膜不规则散光的第一过程得到的来自步骤A至B的目标(目标R_B)屈光，计算在一个步骤中实现散光的最大化地最优减轻连同对称正交角膜所需的半子午线治疗(针对上半子午线的TIA_SUP AC和针对下半子午线的TIA_INF AC)。然后将这些治疗应用至术前角膜值(T_SUP A和T_INF A)，如图15所示，用以实现在一个手术治疗步骤中进行降低和规则化的目标。图16显示了在单手术步骤中散光最大治疗和规则化后的连同屈光和地形目标的上部和下部治疗。

透明角膜的功能能被比作透明窗格的特性。正如玻璃平窗格中的翘曲引起观察者透过玻璃观察时的传输轮廓的变形，同样的，角膜的不规则性减少了穿过其的平行光线的相等间隔布局。使用以现有升高的高阶散光(HOA)穿过角膜的光图像的点扩散函数，透过不规则角膜观察时的变形经历能被显示在像差计上。

在通常实施的角膜散光对称治疗中，不论散光是规则的或不规则的，在角膜散光值和屈光散光值之间通常存在不同。单独通过屈光值的传统治疗使得所有非角膜散光(由ORA量化)保留了角膜上以中和眼睛的内部像差。这能够在多于30％的通过针对近视和散光的激光视力矫正治疗的眼睛中合计超过一个屈光度，以及比术前存在的角膜散光多7％，这导致由此手术引起散光的整体增加。

类似的，单独通过波前参数的净治疗效果在于比本需过量的散光留在角膜表面。HOA像差治疗的第二个不期望效果是在不特别尝试规则化角膜的情况下于光线到视网膜的光径上创建角膜表面的不规则性以中和角膜表面后的那些不规则性的必要性。

在大瞳孔和显著HOA的患者中，波前像差测量无疑是重要的且有用的诊断模态，用以创建非球面角膜并改善球面视觉结果。然而，该技术的固有缺点在于在角膜表面上测量并永久中和的像差会是与眼球有关的或感觉敏锐的，因此创建基于随时间不稳定的变量的永久性变化。

这些更高级紊乱的显著性会是视觉皮质和/或视觉皮质上散光的枕骨感知，其影响显性屈光是单独使用散光计基本不可测量的且被从治疗排除的。在显性屈光是专用引导范式时，这些非光学散光影响在应用至角膜及其生成形状的治疗上具有显著效应。在传统的屈光治疗中，这些问题完全没有被任何地形输入缓和。

依靠单独使用波前值作为治疗模态具有较大的理论和实际障碍，这也被其他作者所意识到。在治疗过程中的向量规划的关键益处在于将术前角膜散光参数与那些用于屈光波前散光的参数以对称方式组合的能力。这样，能够保护角膜以免受被认为是不利的散光(诸如逆规性散光或偏斜的散光)的影响，并因此避免以这样方式剩余的过度散光以及随之而来的更高阶的像差，诸如彗形像差或三叶形像差。使用所述的技术，在角膜上保持中性的任何不可避免的ORA能够留在正交对称(规则)状态，从而降低它们经过角膜时导致的平行光线变形。这样，能够获得最佳的视觉结果，其具有减轻且经规则化的角膜散光以及潜在减小的像差。

图8和9显示了散光的最大减轻。命中更少的角膜散光将理论地把剩余散光比例移至屈光水平。在实践中已示出其在测量和评估实际术后显性屈光时小于预期。利用不对称角膜散光治疗的向量规划技术(图8)尝试最小化由ORA量化的非角膜散光，从而获得角膜和屈光值之间的最大对应并潜在地改善感知图像的光学质量。这两者之间的最大可能等效值可能最小化眼内的低阶和高阶光学像差两者。

可以预料到的是，波前测量在将来可以更好地用角膜上两个分开的地形值匹配分别针对一个子午线的两个不同的屈光值，从而利用针对每个角膜半子午线的分开的屈光和地形测量值。这种组合的治疗范式比单独使用波前或地形参数具有改善最佳矫正向量分析(BCVA)的更大潜力。有效地矫正不规则散光的理想消融形状将由一椭圆形限定，该椭圆形具有针对每个半子午线的修正尺寸。该椭圆可被呈角度布置以实现非正交和非对称治疗的要求。

通过在角膜的主子午线之间的轮廓上创建渐进且波动的变化来获得处理角膜的这些非对称和非正交值所需的治疗变化。平滑连续变化比粗糙陡然变化具有更大的前景以持续抵抗上皮愈合的自然力，其随时间可能平滑任何局部施加的不平。

在不规则散光的情形中，向量规划方法能够扩展以精确结果。在矫正球形和不规则柱面的单角膜手术完成时，针对角膜的每个单独半子午线利用非对称向量规划及单独散光治疗方案将可能产生更少的整体散光以及更规则的角膜轮廓。将这些算法并入将来的准分子激光技术中将潜在地改善当前通过激光视力矫正中的球柱镜治疗所获得的结果。

用于散光的最大减轻和角膜规则化的治疗计算

该过程中的第一步骤是散光的最大减轻，并被称为步骤A至B(AB)，而角膜规则化的第二步骤则被称为步骤B至C(BC)。

术前参数显示于图7a。

上地形图2.60D130

下地形图1.90D278

波前屈光-3.24DS/-1.80DC×18(BVD＝12.5mm)

分开的半子午线散光治疗(TIA_SUP AB和TIA_INF AB)显示在图8中，并针对上半子午线对现有1.82D A×59的ORA基于40％球形化角膜/60％球形化屈光柱面的侧重度而被计算。下半子午线的治疗同样基于应用至现有0.67D A×340的ORA的40％球形化角膜/60％球形化屈光柱面。在角膜的每个半子午线中治疗最大量的散光而不管针对ORA所选的侧重度。

术前地形图和目标地形图之间的向量差通过中和ORA的侧重度所确定，并且等于针对每个半子午线的散光治疗(TIA)。地形图目标(目标T_INF B和目标T_SUP B)显示于图9。

当这两个半子午线之间的TIA不同时，需要计算TIA的和(TIA_NET AB)或平均(图10)以确定对屈光散光的组合效果。使用对TIA_SUP AB和TIA_INF AB的头尾求和然后除以2(由于在求和计算中包含两个值)来计算治疗向量的平均TIA_NET AB：

1.87DA×29+1.71DA×194＝1.73DA×22

将平均治疗向量TIA_NET AB加到针对两个半子午线的每个+1.63A×108屈光值共用对(然后该轴随后被等分以转换为将在眼睛上显示的极坐标图)，从而获得图11所显示的屈光柱面目标(R_B)：

1.63A×108+[+1.73A×22]＝+0.25A×53(R_B)

为调节角膜，地形图目标(目标T_INF B和目标T_SUP B)在散光的最大优化减轻的第一步骤(步骤AB)之后具有被添加以命中+0.25DA×53的初始屈光柱面结果(目标R_B)(图12所显示的DAVD上的轴106)的第二治疗(TIA_SUP BC和TIA_INF BC)。

在该例中，合成地形图(目标T_INF C和目标T_SUP C)和再次通过向量添加这两个治疗TIA_SUP BC和TIA_INF BC算出的最终屈光(目标R_C)是对齐的(图14)，其在目标R_B从合成净屈光变化移向目标R_C时导致最小剩余ORA。

剩余ORA，即最终地形图目标和屈光柱面目标之间的向量差，位于最小值。地形图目标等于0.25D53，并由散光的最大减轻以及规则化角膜第二治疗(TIA_SUP BC和TIA_INF BC)的调节和效果所得到。第二过程(BC)的这些规则化变化通过移动等于合成的0.62DA×53最终ORA的量来改变屈光目标(目标R_B)→目标R_C＝0.87DA×53。

用于不规则散光的最大减轻和规则化的一个步骤治疗(步骤A至C)

在一个步骤中最大地减轻(AB)并规则化(BC)散光所需的治疗以从步骤AB算出的命中屈光目标(目标R_B)的两个术前矫正值(T_SUP和T_INF)开始。这里单步骤治疗(图15中的TIA_SUP AC和TIA_INF AC)是步骤AB(图9)和步骤BC(图12)中算出的TIA上部治疗向量和TIA下部治疗向量的相加。

术前参数

上部地形图2.60D130

下部地形图1.90D278

治疗

上部TIA_AC＝2.82DA×131(TIA SUP AB+BC)

下部TIA_AC＝1.91DA×102(TIA INF AB+BC).

目标

上部地形图0.25D53

下部地形图0.25D233

屈光目标(目标R_C)+0.87DA×53

因此获得对称和正交结果

图17是用于执行这里所述方法的设备的图解例示。

这里能够看出用于产生角膜地图的地形图仪50，从所述角膜地图中，能够获得3mm、5mm和7mm带内的角膜值。图17还示出了屈光测量装置，其能够确定患者眼睛的屈光状况。从地形图仪51和屈光测量装置52获得的参数被供给计算机53，后者执行前述操作以针对半子午线产生地形图参数T_sup和T_inf、以及TD和CorT及用于TIA_SUP和TIA_INF的参数，这些参数将提供最大的地形减小和最小的ORA。

Claims (20)

1.一种确定在用于诊断和外科治疗的向量分析中使用的表示角膜散光的幅度和子午线轴的参数的方法，包括如下步骤：

产生眼角膜的两个半子午线中的每个半子午线的地形测量值的角膜散光计地图，

为每个半子午线中多个带的每个带中的地形测量值分配加权值，以及

向量组合地形测量值的经加权值以获得每个半子午线中表示地形不规则性的幅度和轴的向量参数，所述向量参数适于在诊断和外科治疗中使用。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述多个带被形成为同心环形带。

3.如权利要求2所述的方法，包括在每个所述带中选择最陡峭幅度的参数和最平坦幅度的参数，并将这些参数组合以获得每个所述带中幅度和子午线的单个参数，并将所述带中单个参数向量组合以获得针对每个相应半子午线的幅度和子午线的单个地形参数。

4.如权利要求3所述的方法，包括将每个半子午线中的幅度和子午线参数组合以获得针对角膜的每个半子午线的幅度和子午线的单个地形参数。

5.如权利要求4所述的方法，包括对半子午线的地形参数求和以获得针对整个角膜的、表示角膜地形散光(CorT)的单个地形值。

6.如权利要求4所述的方法，包括将一个半子午线中的地形参数减去另一个以获得表示半子午线之间的地形差异(TD)的地形参数。

7.如权利要求2所述的方法，其中每个半子午线由三个所述连续带形成。

8.如权利要求7所述的方法，其中在每个半子午线中的连续带位于3mm、5mm和7mm处。

9.如权利要求7所述的方法，其中每个相应带中的幅度参数与相应加权因子相乘以产生各带中的幅度的经加权值。

10.如权利要求9所述的方法，其中通过在倍角向量图上向量平均这些参数来组合幅度和子午线的参数。

11.如权利要求1所述的方法，其中通过确定角膜散光值和屈光散光值之间的向量差来获得眼部残余散光(ORA)的值。

12.如权利要求7所述的方法，包括通过在每个半子午线中留下幅度上相等但不对称的眼部残余散光值的最小值而在每个所述半子午线中减小幅度参数以获得地形参数的最大值，以及规则化由此获得的所述半子午线中的地形图的值以在一个步骤中获得对称且正交的地形图参数。

13.如权利要求12所述的方法，其中通过将各对称地形参数与共用屈光散光值进行向量组合来规则化所述对称地形参数。

14.如权利要求13所述的方法，其中通过减小测得的屈光参数来获得所述共用屈光散光值，其中测得的屈光参数的减小通过将所述测得的向量参数减去所述眼部残余散光的一定比例的量而得到。

15.一种减小并规则化患者眼中测得的散光值以获得用于患者诊断和治疗的目标值的方法，所述方法包括以下步骤：

考虑将患者的眼角膜分为上半子午线和下半子午线；

测量每个半子午线中的角膜散光值和屈光散光值；

基于最小化留在每个半子午线中的眼部残余散光来确定每个半子午线中的地形治疗参数，以最大地减小每个半子午线中的地形散光值；以及

使用针对两个独立的半子午线的共用屈光参数来规则化因此减小的地形治疗参数，从而在从所述确定步骤至所述规则化步骤的一个步骤中获得用于两个半子午线的最终治疗目标值。

16.如权利要求15所述的方法，其中用于所述半子午线的每一个半子午线的所述地形治疗参数(目标T)与共用屈光目标值R向量组合以获得用于每个半子午线的、其中目标T被规则化的治疗参数(TIA)。

17.如权利要求16所述的方法，其中所确定的地形值T被最大地减小以留下角膜上待中和的最小ORA值。

18.如权利要求17所述的方法，其中用于每个半子午线的TIA参数通过如下确定：

首先对每个地形和屈光参数应用侧重度因子以获得用于每个半子午线的地形目标T和屈光目标R，

于是在用于每个半子午线的目标T的平均值与目标R向量组合后获得用于两个半子午线的平均目标T。

19.一种用于执行权利要求15所述方法的设备，包括：

角膜散光计，用于测量患者的眼角膜以在角膜的每个半子午线中获得其地形参数，

用于眼屈光测量以获得用于两个半子午线的屈光参数的装置，以及

接收地形参数和屈光参数的计算机，其包括将地形参数减小至ORA最小值以获得用于每个半子午线的最小地形目标参数T和屈光目标R的最大治疗的单元，以及将地形参数T和屈光参数R向量组合以获得产生规则化的所述地形目标T的目标诱发散光参数(TIA)的单元。

20.一种获得用于外科使用的目标参数的向量规划设备，包括：

获得表示角膜的上半子午线和下半子午线中眼地形图的参数的单元；

获得表示针对每个半子午线的屈光值的参数的单元，以及

实施如下步骤的计算机单元：

a)针对每个半子午线从所获得的地形图参数确定目标地形向量，以及

b)将所述目标地形向量与屈光值向量组合以获得针对半子午线的相等且规则化的治疗向量。

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