CN113040976B

CN113040976B - 一种超薄零球差可植入近视眼透镜片

Info

Publication number: CN113040976B
Application number: CN202110241422.8A
Authority: CN
Inventors: 裴秀娟; 赵紫微
Original assignee: TIANJIN CENTURY KANGTAI BIO-MEDICAL ENGINEERING CO LTD
Current assignee: TIANJIN CENTURY KANGTAI BIO-MEDICAL ENGINEERING CO LTD
Priority date: 2021-03-04
Filing date: 2021-03-04
Publication date: 2022-06-28
Anticipated expiration: 2041-03-04
Also published as: CN113040976A

Abstract

本发明公开了一种超薄零球差可植入近视眼透镜片，该镜片由透明亲水性聚甲基丙烯酸酯材料制成，包括镜片光学区和沿镜片光学区边缘的板状支撑襻，用于手术植入矫正近视眼的视力，植入位置位于虹膜之后、天然晶状体之前(睫状沟)，本发明的镜片光学区由平凹型光学面组成，具有超薄的轴向厚度，增加了透镜与天然晶状体之间的间隙，降低了后发性白内障的风险，同时方便手术植入或取出；本发明的镜片光学区具有零球差分布，植入后不引起人眼总球差的变化，矫正视力的同时增加了患者术后用眼的自然舒适性。

Description

一种超薄零球差可植入近视眼透镜片

技术领域

本发明涉及有晶体眼人工晶状体生产制造技术领域，特别涉及一种超薄零球差可植入近视眼透镜片设计方法。

背景技术

根据2018年世界卫生组织发布的研究报告，我国近视眼人口比例高居世界第一，近视人口高达6亿之多，年轻人近视是困扰当代家庭的一大难题。今天，我们已经掌握了很多种矫正近视的方法。最简单方法就是佩戴眼镜，尽管戴眼镜很有效，但是生活中存在很多不方便戴眼镜或者不推荐戴眼镜近情形，比如近视患者在寒冷的环境进入常温室内，眼镜表面会起水雾；再比如对于从事极限运动的运动员而言，眼镜滑落十分危险。此外，出于审美的考虑，许多人更倾向于使用不那么明显的矫正办法。隐形眼镜应运而生，虽然佩戴隐形眼镜看上去很自然，但隐形眼镜的使用和护理十分不便，清洗不当会划伤角膜，并且，隐形眼镜材料容易产生蛋白沉积，在使用一段时间后必须换新。从上世纪90年代开始，激光角膜屈光手术LASIK较成熟地被用于矫正视力，摆脱近视眼戴眼镜或隐性眼镜的困扰。但是LASIK不适用于所有人，眼角膜中心厚度小于0.5mm的患者，不推荐使用LASIK。此外，LASIK另一个缺点是手术过程不可逆，角膜切削后不能再回到初始状态，存在一定的隐患。

可植入近视眼透镜片比以往的矫正手段更有优势，最大的优点是它可以在需要的时候被植入和取出。然而，可植入近视眼透镜片的植入位置在人眼睫状沟，轴向空间相对狭窄。如果植入后透镜片与自然晶状体的间隙过小或者发生接触，极有可能导致后发性白内障。中国专利CN201710010110中，王曌等人通过双凹的光学区设计控制透镜片与自然晶状体的间隙。该设计虽然相对于平凹球面光学区增加了间隙。但对于相同材料、在相同通光孔径下，近视透镜片度数越高，边缘厚度依然较厚(受限于球面面型)，透镜片与自然晶状体的安全间隙难以进一步增加。美国专利US20070162118A1中，George等人将虹膜侧的上表面光学区和襻连接处做了平滑倒角，减少了光学区边缘的厚度，但是牺牲了有效光学区的尺寸。

同时，市场上的可植入近视眼透镜片都是球面的，如STRRA Surgical公司的ICL、依镜公司PRL都是球面设计，球面透镜固有的存在球差。球差属于高阶像差的一种，对人眼的视觉质量影响较大。正常人眼角膜是带正球差的，而自然晶状体是负球差的，二者正负相消。如图5所示，人眼全眼总球差与瞳孔直径有关，3mm瞳孔直径下，全眼球差趋于零；3mm以外，球差逐渐升高。所以可植入近视眼透镜片的首选设计应该零球差，并且在3mm光学区以外不引起全眼的球差变化。

发明内容

综合现有技术的不足，本发明申请人提出一种超薄零球差可植入近视眼透镜片的设计。本发明光学区具有超薄的轴向厚度，增加了植入透镜片与自然晶状体之间的安全间隙，降低了后发性白内障的风险，方便手术植入或取出；并且光学区3mm直径轴截面内具有零球差分布，3mm以外不引起全眼球差变化，增加了术后有晶体眼成像的自然舒适性。

本发明的技术方案如下：

一种超薄零球差可植入近视眼透镜片，包括镜片光学区和沿镜片光学区边缘的板状支撑襻，所述支撑襻所在的平面与镜片主体所在的平面夹角在10-20度之间，所述镜片光学区是平凹型圆透镜，由两个光学面组成，前表面(植入后靠近虹膜的表面)为平面，后表面(植入后靠近自然晶状体的表面)为旋转对称的自由曲面；

所述自由曲面的确定方法：以光学表面的顶点为原点O，以光轴为坐标Z轴，建立任意的空间直角坐标系，所述坐标系的横坐标X轴和坐标Y轴与所述光学表面相切，所述自由曲面在Y-Z平面上的投影曲线具有5阶多项式的表征方程，具体如下：

z(y)＝p1×y⁵+p2×y⁴+p3×y³+p4×y²+p5×y+p6

其中，z(y)为自由曲面在二维坐标系平面Y-Z平面上的投影曲线表达式，y为所述曲线上任何一点距离坐标Z轴的垂直距离，p1、p2、p3、p4、p5、p6为多项式系数，多项式系数在ZEMAX软件中优化得到；

所述光学区具有超薄的轴向厚度，轴向厚度范围在0.2mm-0.4mm。尤其在光学区边缘，相对于相同孔径下的球面，所述光学区边缘厚度减少30％-80％；

所述的透镜片，植入后增加了透镜与天然晶状体之间的安全间隙，降低了后发性白内障的风险，同时方便手术植入或取出；

所述光学区在3mm轴截面内具有零球差分布特性，3mm以外的光学区不引起全眼球差变化(相对于植入前)，对植入眼总球差无干扰；

所述光学区的有效光学区直径为5.0-6.0mm，中心厚度0.05-0.2mm的平凹透镜片；

所述的透镜片的光学区和支撑襻采用同一种材料，整体成型。所述的透镜片由折射率为1.4-1.6、色散系数为40-55的亲水性聚甲基丙烯酸酯制成；

所述透镜片，其特征在于，所述光学区外围2-6mm处开设有数个圆形小孔，小孔的直径为0.2-0.6mm之间，小孔的存在有利于房水的流通，有效减少青光眼的产生。

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。

图1为本发明实施例1和实施例2所公开的一种超薄零球差可植入近视眼透镜片模拟植入位置示意图；

图2为本发明实施例1和实施例2所公开的一种超薄零球差可植入近视眼透镜片主视示意图；

图3为本发明实施例1所公开的一种超薄零球差可植入近视眼透镜片侧视示意图；

图4为本发明实施例2所公开的一种超薄零球差可植入近视眼透镜片侧视示意图；

图5为正常人眼球差随瞳孔直径分布图；

图6为本发明实施例1所公开的一种超薄零球差可植入近视眼透镜片模拟植入后全眼MTF对空间频率响应曲线；

图7为本发明实施例1所公开的一种超薄零球差可植入近视眼透镜片模拟植入后全眼MTF对空间频率响应曲线；

图8为本发明实施例1所公开的一种超薄零球差可植入近视眼透镜片与等光焦度球面透镜剖视图形貌对比；

图9为本发明实施例2所公开的一种超薄零球差可植入近视眼透镜片与等光焦度球面透镜剖视图形貌对比；

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。

实施例1

实施例1的设计材料为亲水性聚甲基丙烯酸酯，材料折射率为1.46，阿贝数为45；设计光焦度为-12D；设计波长λ为0.546um；光学区直径为6.0mm；中心厚度为0.11mm。

如图1所示，实施例1的主视图中，实施例1包括光学区和沿镜片光学区边缘的板状支撑襻，所述镜片光学区是平凹型圆透镜，由两个光学面组成，前表面(植入后靠近虹膜的表面)为平面，后表面(植入后靠近自然晶状体的表面)为旋转对称的自由曲面；

z(y)＝p1×y⁵+p2×y⁴+p3×y³+p4×y²+p5×y+p6

其中，z(y)为自由曲面在二维坐标系平面Y-Z平面上的投影曲线表达式，y为所述曲线上任何一点距离坐标Z轴的垂直距离，p1、p2、p3、p4、p5、p6为多项式系数。

在ZEMAX软件中，构建Liou-Brennan眼模型。Liou-Brennan眼模型参数如表1所示，将自然晶状体的前面插入可植入近视眼透镜片，前表面设置为平面，后表面用扩展多项式面型扩展Extended polynomial表示。

表1 Liou-Brennan眼模型参数

通过优化不同光栏下的Z(4,0)、EFL、边缘厚度等变量，得到实施例1的多项式系数：

p1＝0.00021743；

p2＝-0.0016067；

p3＝0.0041546；

p4＝0.026013；

p5＝0.0031607；

p6＝0.000031458。

优化结束后，在ZEMAX软件中，得到实施例1的模拟MTF曲线，如图6所示，在3.0mm瞳孔直径下，100lp/mm的MTF为0.60；在4.6mm瞳孔直径下，100lp/mm的MTF为0.44；在6.0mm瞳孔直径下，100lp/mm的MTF为0.20。

表2为发明实施例1所公开的一种超薄零球差可植入近视眼透镜片与等光焦度球面透镜在不同瞳孔直径下轴向厚度对比和安全间隙；

表2实施例1轴向厚度对比

从表2中可以看出相同瞳孔直径下，实施例1的轴向厚度相对于等光焦度球面透镜要小，安全间隙相对于等光焦度球面透镜要大。特别在6.0mm下，轴向厚度减少43.3％。注：安全间隙分析使用图1中的ISO有晶体眼模型分析。

图8为本发明实施例1所公开的一种超薄零球差可植入近视眼透镜片与等光焦度球面透镜剖视图形貌对比，虚线部分表示等光焦度球面透镜，可以看出实施例1的轴向厚度相对于球面厚度要小得多。

表3为发明实施例1所公开的一种超薄零球差可植入近视眼透镜片植入前后，以及等光焦度球面透镜植入后在不同瞳孔直径下全眼球差对比，

表3实施例1全眼球差对比

从表3可以看出，实施例1植入后，在3mm瞳孔直径下为全眼球差为零，在3mm以外瞳孔直径下不引起全眼球差变化。而同样光焦度的球面透镜植入后，全眼球差变化较明显。

实施例2

实施例2的设计材料为亲水性聚甲基丙烯酸酯，材料折射率为1.46，阿贝数为45；设计光焦度为-18D；设计波长λ为0.546um；光学区直径为5.5mm；中心厚度为0.11mm。

如图1所示，实施例2的主视图中，实施例2包括光学区和沿镜片光学区边缘的板状支撑襻，所述镜片光学区是平凹型圆透镜，由两个光学面组成，前表面(植入后靠近虹膜的表面)为平面，后表面(植入后靠近自然晶状体的表面)为旋转对称的自由曲面；

z(y)＝p1×y⁵+p2×y⁴+p3×y³+p4×y²+p5×y+p6

通过优化Z(4,0)，EFL，不同光栏下的边缘厚度等变量，得到实施例2的多项式系数：

p1＝0.001602；

p2＝-0.012006；

p3＝0.029727；

p4＝0.006876；

p5＝0.010538；

p6＝-0.00022072。

优化结束后，在ZEMAX软件中，得到实施例2的模拟MTF曲线，如图6所示，在3.0mm瞳孔直径下，100lp/mm的MTF为0.56；在4.0mm瞳孔直径下，100lp/mm的MTF为0.53；在5.5mm瞳孔直径下，100lp/mm的MTF为0.23。

表4为发明实施例2所公开的一种超薄零球差可植入近视眼透镜片与等光焦度球面透镜在不同瞳孔直径下轴向厚度对比和安全间隙；

表4实施例2轴向厚度对比

从表4中可以看出相同瞳孔直径下，实施例2的轴向厚度相对于等光焦度球面透镜要小，安全间隙相对于等光焦度球面透镜要大。特别在5.5mm下，轴向厚度减少78.1％。注：安全间隙分析使用图1中的ISO有晶体眼模型分析。

图9为本发明实施例2所公开的一种超薄零球差可植入近视眼透镜片与等光焦度球面透镜剖视图形貌对比，虚线部分表示等光焦度球面透镜，可以看出实施例2的轴向相对于球面厚度要小得多。

表5为发明实施例2所公开的一种超薄零球差可植入近视眼透镜片植入前后，以及等光焦度球面透镜植入后在不同瞳孔直径下全眼球差对比，

表5实施例2全眼球差对比

从表5可以看出，实施例2植入后，在3mm瞳孔直径下为全眼球差为零，在3mm以外瞳孔直径下不引起全眼球差变化。而同样光焦度的球面透镜植入后，全眼球差变化较明显。

Claims

1.一种超薄零球差可植入近视眼透镜片，包括镜片光学区和沿镜片光学区边缘的板状支撑襻，所述支撑襻所在的平面与镜片主体所在的平面夹角在10-20度之间，所述镜片光学区是平凹型圆透镜，由两个光学面组成，植入后靠近虹膜的表面为前表面，所述前表面为平面，植入后靠近自然晶状体的表面为后表面，所述后表面为旋转对称的自由曲面，所述光学区具有超薄的轴向厚度，轴向厚度范围在0.2mm-0.4mm，光学区边缘相对于相同孔径下的球面，所述光学区边缘厚度减少30％-50％；

z(y)＝p1×y⁵+p2×y⁴+p3×y³+p4×y²+p5×y+p6

其中，z(y)为自由曲面在二维坐标系平面Y-Z平面上的投影曲线表达式，y为所述曲线上任何一点距离坐标Z轴的垂直距离，p1、p2、p3、p4、p5、p6为多项式系数，多项式系数在ZEMAX软件中优化得到。

2.根据权利要求1所述的透镜片，其特征在于，植入后增加了透镜与天然晶状体之间的安全间隙，降低了后发性白内障的风险，同时方便手术植入或取出。

3.根据权利要求1所述的透镜片，其特征在于，所述光学区在3mm轴截面内具有零球差分布特性，3mm轴截面以外的光学区相对于植入前不引起全眼球差变化，对植入眼总球差无干扰。

4.根据权利要求1所述的透镜片，其特征在于，所述光学区的有效光学区直径为5.0-6.0mm，中心厚度0.05-0.2mm的平凹透镜片。

5.根据权利要求1所述的透镜片，其特征在于，所述光学区和支撑襻采用同一种材料，整体成型，所述的透镜片由折射率为1.4-1.6、色散系数为40-55的亲水性聚甲基丙烯酸酯制成。

6.根据权利要求1所述的透镜片，其特征在于，所述光学区外围2-6mm处开设有数个圆形小孔，小孔的直径为0.2-0.6mm之间，小孔的存在有利于房水的流通，有效减少青光眼的产生。