CN108681100B - 一种角膜塑形镜的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种角膜塑形镜的制造方法，本发明提供的技术方案中，通过建立角膜模型公式，获得所述角膜塑形镜的内表面各弧段的坐标，结合各弧区区域内泪液膜横截面积分面积之间的关系以及对应的弧段上的点，以确定所述角膜塑形镜的内表面的各弧段，这样在角膜塑形镜的设计中结合到了角膜更精确的类抛物线的实际形状，同时考虑了通过更高的型号分辨率设置，使本设计具有了更精确矫正屈光不正的能力；并利用泪液膜设计，通过控制各弧区区域内泪液膜横截面积分面积，使得泪液储存空间容量变得更为稳定，从而保证了角膜塑形镜的塑形效果的稳定性，同时，还能提升角膜塑形镜中央定位性能。

Description

一种角膜塑形镜的制造方法

技术领域

本发明涉及用于矫正眼睛视力的角膜塑形镜技术领域，特别涉及一种角膜塑形镜的制造方法。

背景技术

角膜塑形术(Orthokeratology(Ortho-K))是通过特别设计的角膜塑形镜主动、有步骤、渐进、科学地改变角膜整体形态，以快速提高裸眼视力，控制青少年近视发展为目标的一门技术。

现代角膜塑形镜采用“反转几何”设计原理，将角膜塑形镜的内表面形状设计成与角膜前表面几何形状相反，在镜片与角膜之间制造一些间隙，利用泪液的力学作用达到“矫形”效果。角膜塑形镜是硬性接触镜，佩戴后镜片内表面与角膜外表面之间夹着一层分布不均匀的泪液膜，泪液的流体力学效应将角膜中央的上皮细胞向中周部(外围)拉；同时，闭眼和眨眼时，眼睑的作用使得镜片中央对下方角膜施以一定的压力。这两种效应导致角膜中央曲率变平，中央上皮层变薄，中周部变厚，视物成像点向靠近视网膜方向移动。佩戴一段时间后，角膜前表面形状趋于跟角膜塑形镜后表面一致，当摘除角膜塑形用硬性透气接触镜，角膜仍然保持角膜塑形镜后表面的形状，从而使近视度数降低甚至消除。

目前的角膜塑形镜的制造方法一般是将角膜塑形镜分为四个弧区，针对四个弧区的曲率半径和宽度两个变量，根据患者角膜形状和屈光度的要求分别进行设计。请参阅图2，角膜塑形镜100的内表面从中心向外依次设置有基弧区1、反转弧区2、适配弧区3、以及边弧区4，基弧区1接触人眼角膜200的中央区域，面形较为平坦，用于压平角膜200表面，反转弧区2较为陡峭，用于稳固基弧区1的压平效果，并保证一定的泪液储存量，适配弧区3也可被叫作定位弧区，主要用于稳定角膜塑形镜100，边弧区4保证角膜200与角膜塑形镜100周边泪液的流通，以形成泪液膜201。然而，现有技术的角膜塑形镜的制造方法主要存在缺陷和不足：1、易导致泪液储存空间容量不稳定，不同降度的角膜塑形镜塑形效果也不稳定，降低治疗效果；2、角膜塑形镜中央定位性能较差。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种角膜塑形镜的制造方法，旨在解决现有的角膜塑形镜的制造方法的易导致泪液储存空间容量不稳定和角膜塑形镜中央定位性能较差的问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种角膜塑形镜的制造方法，所述角膜塑形镜的内表面从中心向外依次设置有包括基弧弧段的基弧区、包括反转弧弧段的反转弧区、包括适配弧弧段的适配弧区、以及包括边弧弧段的边弧区，所述角膜塑形镜的内表面与角膜之间形成有泪液膜，其中，所述基弧区区域内泪液膜横截面积分面积为S_BC，所述反转弧区区域内泪液膜横截面积分面积为S_RC，所述适配弧区区域内泪液膜横截面积分面积为S_AC，所述边弧区区域内泪液膜横截面积分面积为S_PC，所述角膜塑形镜的制造方法包括以下步骤：

S10：测量角膜特定范围内角膜曲率K、屈光不正量R_x以及角膜离心率e，其中，K以0.05为一间隔，R_x以0.05D为一间隔，e以0.01为一间隔，并由K计算角膜曲率半径值R；

S20：建立关于以角膜顶点为原点，以到原点距离为x时角膜高度Z的公式

并通过Munnerlyn公式计算用户的预期角膜矢高改变量

通过系数m校正得到实际矢高改变量m△Z，其中，D为角膜光学区直径，n为角膜折射率；

S30：根据所述基弧弧段的顶点(0，-m△Z)以及角膜光学区直径上两端点(x₁，Z(x₁))与(x₂，Z(x₂))，计算所述基弧弧段的曲率半径，并计算S_BC；

S40：在所述适配弧区内，由角膜上的点在该点法线方向、水平方向或垂直方向对该点进行不同的放量，得到所述适配弧弧段上点的坐标(x+△x₁，Z(x+△x₁)+△Z₁)，以形成所述适配弧区对角膜的聚拢、贴合或推平作用，取所述适配弧弧段上至少任意三点，以确定所述适配弧弧段，并计算S_AC；

S50：根据

确定S_RC，在所述反转弧区内，由角膜上的点在该点法线方向、水平方向或垂直方向对该点进行放量，得到所述反转弧弧段上点的坐标(x+△x₂，Z(x+△x₂)+△Z₂)，根据所述反转弧弧段上至少任意一点和S_RC，以确定所述反转弧弧段；

S60：根据

确定S_PC，在所述边弧区内，由角膜上的点在该点法线方向、水平方向或垂直方向对该点进行放量，得到所述边弧弧段上点的坐标(x+△x₃，Z(x+△x₃)+△Z₃)，根据所述边弧弧段上至少任意两点和S_PC，以确定所述边弧弧段。

优选地，在所述步骤S20中,0.5≤m≤3。

优选地，1≤m≤2。

优选地，所述适配弧弧段呈1到3段弧线设置。

优选地，在所述步骤S40中，

具体为比例关系或线性叠加关系。

优选地，在所述步骤S60中，

具体为比例关系或线性叠加关系。

本发明提供的技术方案中，通过建立角膜模型公式，获得所述角膜塑形镜的内表面各弧段的坐标，结合各弧区区域内泪液膜横截面积分面积之间的关系以及对应的弧段上的点，以确定所述角膜塑形镜的内表面的各弧段，这样在角膜塑形镜的设计中结合到了角膜更精确的类抛物线的实际形状，同时考虑了通过更高的型号分辨率设置，使本设计具有了更精确矫正屈光不正的能力；并利用泪液膜设计，通过控制各弧区区域内泪液膜横截面积分面积，使得泪液储存空间容量变得更为稳定，从而保证了角膜塑形镜的塑形效果的稳定性，同时，还能提升角膜塑形镜中央定位性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的角膜塑形镜的制造方法的一实施例的流程示意图；

图2为由图1中的设计方法所得到的角膜塑形镜的原理示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	角膜塑形镜	4	边弧区
1	基弧区	200	角膜
				2	反转弧区	201	泪液膜
3	适配弧区

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种角膜塑形镜的制造方法，图1为本发明提供的角膜塑形镜的制造方法的一实施例。

请参阅图2，所述角膜塑形镜100具有面向角膜200的内表面，所述角膜塑形镜100的内表面从中心向外依次设置有包括基弧弧段的基弧区1、包括反转弧弧段的反转弧区2、包括适配弧弧段的适配弧区3、以及包括边弧弧段的边弧区4，所述角膜塑形镜100的内表面与所述角膜200之间形成有泪液膜201，其中，所述基弧区1区域内泪液膜201横截面积分面积为S_BC，所述反转弧区2区域内泪液膜201横截面积分面积为S_RC，所述适配弧区3区域内泪液膜201横截面积分面积为S_AC，所述边弧区4区域内泪液膜201横截面积分面积为S_PC。

请参阅图1，在本实施例中，所述角膜塑形镜的制造方法包括以下步骤：

步骤S10，测量角膜特定范围内角膜曲率K、屈光不正量R_x以及角膜离心率e，其中，K以0.05为一间隔，R_x以0.05D为一间隔，e以0.01为一间隔，并由K计算角膜曲率半径值R。

在进行所述角膜塑形镜的各弧区设计之前，需要先测量用户角膜特定范围内角膜曲率K、屈光不正量R_x以及角膜离心率e，在现有的角膜塑形镜的制造方法中，K通常是以0.25为一个间隔的，在角膜离心率e的取值固定时，K每增加0.25，则角膜矢高变量△Z相应增加为5～6μm。但是，通过Munnerlyn公式

计算可得，近视度数每加深10度，在6.2mm角膜光学区直径范围内，切削深度增加1～2μm左右。由此可见，通过现有的角膜塑形镜的制造方法所得到角膜塑形镜的精度规格，是难以满足对用户近视度数精确控制的需求的，故在本实施例中，K以0.05为一间隔，通过这样设计方法得到的角膜塑形镜的规格型号，可以满足对近视度数的精确控制的需求。出于同样的考虑，在本实施例中，R_x以0.05D为一间隔，e以0.01为一间隔。在测量角膜曲率K后，可以通过现有的公式换算得到角膜曲率半径值R。

步骤S20，建立关于以角膜顶点为原点，以到原点距离为x时角膜高度Z的公式

并通过Munnerlyn公式计算用户的预期角膜矢高改变量

通过系数m校正得到实际矢高改变量m△Z，其中，D为角膜光学区直径，n为角膜折射率。

考虑到实际的角膜表面是不规则的，为了便于后续的所述角膜塑形镜的设计，以及尽量模拟角膜实际的表面形状，建立角膜模型公式Z(x)，建立角膜模型公式和得到预期角膜矢高改变量△Z后，通过系数m校正得到实际矢高改变量m△Z，其中，0.5≤m≤3(进一步，1≤m≤2)，。

步骤S30，根据所述基弧弧段的顶点(0，-m△Z)以及角膜光学区直径上两端点(x₁，Z(x₁))与(x₂，Z(x₂))，计算所述基弧弧段的曲率半径，并计算S_BC。

得到实际矢高改变量m△Z后，即可确定所述基弧弧段顶点的坐标(0，-m△Z)，因为一般所述基弧区的宽度可以选定为一个经验值常数，故可以得到所述基弧弧段的两端点的横坐标x₁与x₂，然后根据所述基弧弧段的顶点(0，-m△Z)以及角膜光学区直径上两端点(x₁，Z(x₁))与(x₂，Z(x₂))，利用三点共圆的原理，计算所述基弧弧段的曲率半径，由于计算所得到所述基弧弧段的曲率半径是大于矫正前的角膜光学区曲率半径的，所以当镜片置于角膜之上时，会存在泪液膜厚度变化。后可获得所述基弧区区域内泪液膜横截面积分面积S_BC。

步骤S40，在所述适配弧区内，由角膜上的点在该点法线方向、水平方向或垂直方向对该点进行不同的放量，得到所述适配弧弧段上点的坐标(x+△x₁，Z(x+△x₁)+△Z₁)，以形成所述适配弧区对角膜的聚拢、贴合或推平作用，取所述适配弧弧段上至少任意三点，以确定所述适配弧弧段，并计算S_AC。

以角膜模型公式为基准，将所述适配弧区内(一般地，所述适配弧区的宽度可以根据不同型号的产品而定)角膜上点的坐标(x，Z)通过现有的泪液膜厚度设计的方法，在该点法线方向、水平方向或垂直方向对该点进行放量，以得到所述适配弧弧段上点的坐标(x+△x₁，Z(x+△x₁)+△Z₁)，取所述适配弧弧段上至少任意三点，利用三点共圆或多点平滑曲线，以形成至少一段弧，而得到所述适配弧弧段，使得所述适配弧区对角膜的聚拢、贴合及推平的效果，根据对所述适配弧弧段上点不同的放量设计，可使所述角膜塑形镜可以提供更稳定的中央定位性能及塑形效果。后可获得所述适配弧区区域内泪液膜横截面积分面积S_AC。

在本实施中，所述适配弧弧段呈1到3段设置，这样所述适配弧弧段的设计相对较为简单，所述角膜塑形镜可以提供更稳定的中央定位性能。

步骤S50，根据确定S_RC，在所述反转弧区内，由角膜上的点在该点法线方向、水平方向或垂直方向对该点进行放量，得到所述反转弧弧段上点的坐标(x+△x₂，Z(x+△x₂)+△Z₂)，根据所述反转弧弧段上至少任意一点和S_RC，以确定所述反转弧弧段。

所述角膜塑形镜的塑形效果是跟所述基弧区承受的压力相关的，所述基弧区1承受的压力是跟所述基弧区区域内泪液膜横截面积分面积S_BC以及所述反转弧区区域内泪液膜横截面积分面积S_RC相关的，通限定

其中，S_RC与S_BC之间为比例、线性叠加或其他函数关系(例如，S_RC＝a(S_BC)，其中，a为一经验值常数)，从而使得泪液储存空间容量变得更为稳定，保证了角膜塑形镜的塑形效果的稳定性。这样可以通过所述基弧区区域内泪液膜横截面积分面积S_BC计算得到所述反转弧区区域内泪液膜横截面积分面积S_RC。

然后，以角膜模型公式为基准，将所述反转弧区内(一般地，所述反转弧区的宽度可以选定为一个经验值常数)角膜上点的坐标(x，Z)通过现有的泪液膜厚度设计的方法，在该点法线方向、水平方向或垂直方向对该点进行放量，以得到所述反转弧弧段上点的坐标(x+△x₂，Z(x+△x₂)+△Z₂)。先前步骤已得到所述基弧弧段和所述适配弧弧段，即为确立了所述反转弧弧段两端点的坐标，现只需取所述反转弧弧段上至少任意一点，结合所述反转弧区区域内泪液膜横截面积分面积S_RC，从而得到所述反转弧弧段。

步骤S60，根据

确定S_PC，在所述边弧区内，由角膜上的点在该点法线方向、水平方向或垂直方向对该点进行放量，得到所述边弧弧段上点的坐标(x+△x₃，Z(x+△x₃)+△Z₃)，根据所述边弧弧段上至少任意两点和S_PC，以确定所述边弧弧段。

所述角膜塑形镜与角膜之间的泪液的交换是跟所述适配弧区区域内泪液膜横截面积分面积S_AC以及所述边弧区区域内泪液膜横截面积分面积S_PC之间存在关联的，通过限定

其中，S_AC和S_PC之间呈比例、线性叠加或其他函数关系(例如，S_PC＝b(S_AC)，其中，b为一经验值常数)，从而可以促进泪液交换。这样可以通过所述适配弧区区域内泪液膜横截面积分面积S_AC计算得到所述边弧区区域内泪液膜横截面积分面积S_PC。

然后，以角膜模型公式为基准，将所述边弧区内(一般地，所述边弧区的宽度可以选定为一个经验值常数)角膜上点的坐标(x，Z)通过现有的泪液膜厚度设计的方法，在该点法线方向、水平方向或垂直方向对该点进行放量，以得到所述边弧弧段上点的坐标(x+△x₃，Z(x+△x₃)+△Z₃)。先前步骤已得到所述适配弧弧段，即为确立了所述边弧弧段一端点的坐标，现只需取所述边弧弧段上至少任意两点，结合所述边弧区区域内泪液膜横截面积分面积S_PC，从而得到所述边弧弧段。

本发明提供的技术方案中，通过建立角膜模型公式，获得所述角膜塑形镜的内表面各弧段的坐标，结合各弧区区域内泪液膜横截面积分面积之间的关系以及对应的弧段上的点，以确定所述角膜塑形镜的内表面的各弧段，这样在角膜塑形镜的设计中结合到了角膜更精确的类抛物线的实际形状，同时考虑了通过更高的型号分辨率设置，使本设计具有了更精确矫正屈光不正的能力；并利用泪液膜设计，通过控制各弧区区域内泪液膜横截面积分面积，使得泪液储存空间容量变得更为稳定，从而保证了角膜塑形镜的塑形效果的稳定性，同时，还能提升角膜塑形镜中央定位性能。

本发明还给出了一种角膜塑形镜的制造方法的一较为具体的实施例，进行含有一个AC弧的镜片设计。具体如下(其中,BC为基弧区，RC为反转弧区，AC为适配弧区，PC为边弧区)：

1、通过角膜地形图获得的角膜参数K、R_x和e；

2、确定该角膜基本形状模型公式

并通过主、客观验光结果及Munnerlyn公式计算角膜矢高改变量并通过系数m调整角膜矢高改变量

得到本设计中角膜矢高实际改变量m△Z(当R_x较小且K较大时，适宜取较大的系数m，例如，当R_x＝-1.25，K＝46时，m应当取2)；

3、角膜经过矫正后的矢高为

利用角膜光学区直径D解出的镜片BC曲率半径R₁与Sag₁有如下关系：

以解出R₁，放置BC于角膜光学区之上，BC的方程符合

其中a为BC放置于角膜光学区之上后的顶点泪液膜厚度量(如5μm)，得到y＝f_BC(x)，计算BC区域内泪液膜横截面积分面积S_BC，有

(其中，3.1代表D的取值的一半，即为镜片光学区直径为6.2mm)；

4、以总直径10.2mm的镜片型号为例，取AC区域直径内Z(x)上任意三点(x₁,y₁),(x₂,y₂),(x₃,y₃)，按“聚拢”原则进行设计，对该三点分别作法线，可得该三点法线方程，如(x₁,y₁)处有

(x₂,y₂),(x₃,y₃)处同理，解得法线方程后，沿每个点法线方程向“角膜外”方向取同一泪液膜厚度值作为AC区泪液膜设计，得到(x₁’,y₁’)(x₂’,y₂’)(x₃’,y₃’)，则易通过该三点坐标解得其外接圆方程，则为y＝f_AC(x)，计算AC区域内泪液膜横截面积分面积S_AC；

5、取即S_RC＝0.2S_BC，并对RC区域进行圆角连接的直线设计，则其中两端点分别为(3.1,f_BC(3.1)),(4.7,f_AC(4.7)),取RC区域内一点镜片坐标如(3.9，y₄)，则分别由(3.1,f_BC(3.1))，(3.9，y₄)和(3.9，y₄)，(4.7,f_AC(4.7))构成的两条直线可用y₄表示，令其为y＝f_RC1(x)和y＝f_RC2(x)，则有

解出y₄,最后得到f_RC1(x)和f_RC2(x)；

6、采用与RC区域相同的处理方法，可得到PC区域设计。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种角膜塑形镜的制造方法，其特征在于，所述角膜塑形镜的内表面从中心向外依次设置有包括基弧弧段的基弧区、包括反转弧弧段的反转弧区、包括适配弧弧段的适配弧区、以及包括边弧弧段的边弧区，所述角膜塑形镜的内表面与角膜之间形成有泪液膜，其中，所述基弧区区域内泪液膜横截面积分面积为S_BC，所述反转弧区区域内泪液膜横截面积分面积为S_RC，所述适配弧区区域内泪液膜横截面积分面积为S_AC，所述边弧区区域内泪液膜横截面积分面积为S_PC，所述角膜塑形镜的制造方法包括以下步骤：

S10：测量角膜特定范围内角膜曲率K、屈光不正量R_x以及角膜离心率e，其中，K以0.05为一间隔，R_x以0.05D为一间隔，e以0.01为一间隔，并由K计算角膜曲率半径值R；

S20：建立关于以角膜顶点为原点，以到原点距离为x时角膜高度Z的公式

并通过Munnerlyn公式计算用户的预期角膜矢高改变量

通过系数m校正得到实际矢高改变量m△Z，其中，D为角膜光学区直径，n为角膜折射率；

S30：根据所述基弧弧段的顶点(0，-m△Z)以及角膜光学区直径上两端点(x₁，Z(x₁))与(x₂，Z(x₂))，计算所述基弧弧段的曲率半径，并计算S_BC；

S40：在所述适配弧区内，由角膜上的点在该点法线方向、水平方向或垂直方向对该点进行不同的放量，得到所述适配弧弧段上点的坐标(x+△x₁，Z(x+△x₁)+△Z₁)，以形成所述适配弧区对角膜的聚拢、贴合或推平作用，取所述适配弧弧段上至少任意三点，以确定所述适配弧弧段，并计算S_AC；

S50：根据确定S_RC，在所述反转弧区内，由角膜上的点在该点法线方向、水平方向或垂直方向对该点进行放量，得到所述反转弧弧段上点的坐标(x+△x₂，Z(x+△x₂)+△Z₂)，根据所述反转弧弧段上至少任意一点和S_RC，以确定所述反转弧弧段；

S60：根据确定S_PC，在所述边弧区内，由角膜上的点在该点法线方向、水平方向或垂直方向对该点进行放量，得到所述边弧弧段上点的坐标(x+△x₃，Z(x+△x₃)+△Z₃)，根据所述边弧弧段上至少任意两点和S_PC，以确定所述边弧弧段。

2.如权利要求1所述的角膜塑形镜的制造方法，其特征在于，在所述步骤S20中,0.5≤m≤3。

3.如权利要求2所述的角膜塑形镜的制造方法，其特征在于，1≤m≤2。

4.如权利要求1所述的角膜塑形镜的制造方法，其特征在于，所述适配弧弧段呈1到3段弧线设置。

5.如权利要求1所述的角膜塑形镜的制造方法，其特征在于，在所述步骤S40中，

具体为比例关系或线性叠加关系。

6.如权利要求1所述的角膜塑形镜的制造方法，其特征在于，在所述步骤S60中，

具体为比例关系或线性叠加关系。

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