CN102014793B - 非球面复曲面眼内透镜 - Google Patents

Abstract

一种非球面复曲面眼内透镜(IOL)在单一透镜中具有复曲面性和非球面性。复曲面性和非球面性可以在分离表面上被提供，例如前表面和后表面，或者复曲面性和非球面性可以被组合到单一表面上。边缘厚度可以正弦变化以在45度子午线保持相等的边缘厚度。

Description

非球面复曲面眼内透镜

相关申请 

本申请要求于2008年5月6日提交的美国临时申请No.61/050,911的优先权，上述申请的内容被引用于此作为参考。 

技术领域

本公开的实施例一般涉及眼内透镜，尤其涉及组合非球面性和复曲面性的眼内透镜。 

背景技术

眼内透镜(IOL)常规地在白内障手术中被植入患者的眼睛中以替换天然晶状体或补偿屈光力损失。术语“眼内透镜”及其缩写IOL在本文中可互换使用以描述植入眼内部替换天然晶状体或无论是否摘除天然晶状体以另外方式增加视力的透镜。 

传统的IOL是球面的，意味着后表面是弧形的。然而，非球面IOL具有非球面表面以矫正角膜球面像差。复曲面IOL具有复曲面表面以在一定的屈光度范围内矫正或减轻角膜性散光。 

发明内容

因此，需要用于矫正视力的增强方法和眼科透镜，尤其需要这样的方法和透镜，其可以用于补偿被摘除天然晶状体的屈光力损失。因此，需要提高在物距的范围内恢复视力而不牺牲该范围的任何部分的能力。 

术语“非球面基础曲面(base curve)”和“非球面剖面(profile)”在本文中可互换使用，并且对于本领域的技术人员来说是公知的。在可能需要任何进一步解释的程度上，这些术语在本文中用于表示与球 面表面有偏差的表面的径向剖面。这样的偏差例如可以被表征为非球面剖面与假定球面剖面之间的平滑变化差异，所述假定球面剖面在离剖面的顶点小径向距离处与非球面剖面基本一致。此外，在本文中使用的术语“基本相同的IOL”或“基本相同的透镜”指的是由与与其比较的非球面IOL相同的材料形成的IOL。“基本相同的IOL”的每个表面具有与非球面IOL的相应表面相同的中心半径(即，在对应于光轴与该表面的交点的表面的顶点的半径)。另外，“基本相同的IOL”具有与与其比较的非球面IOL相同的中心厚度。然而，“基本相同的IOL”具有球面表面剖面；即，它缺少由非球面IOL呈现的非球面性。 

本公开的实施例提供了在物距的范围内提供优良视力的系统和方法，其消除或至少显著减小用于改善视力的现有技术的方法的缺点。 

各种实施例提供了同时包括复曲面性和非球面性以矫正或减轻角膜性散光和球面像差的IOL。复曲面性和非球面性可以在两个分离表面上或者可以存在于单一表面上。可以为所有柱面子午线提供单一非球面性或者可以为不同子午线提供可变非球面性。例如，不同程度的非球面性可以用于散光的两个本初子午线。在本文中公开的实施例可以有用于矫正或减轻其他像差，例如彗星形、三叶草形、四叶草形等。更高阶像差也是可能的。 

在分离表面上或在组合表面上提供复曲面性和非球面性的透镜具有优良的复曲面性和球面像差，并且透镜质量和分辨效率超过4/6。在本文中公开的实施例也可以使用现有的工艺来制造。 

非球面复曲面透镜的一个实施例可以被包括在一种眼科装置中，所述眼科装置包括具有前表面和后表面的眼科透镜和耦联到所述眼科透镜的一个或多个触件。所述后或前表面中的一个被成形为使得所述眼科透镜被构造为非球面透镜，并且所述后或前表面中的一个被成形为使得所述眼科透镜被构造为复曲面透镜。例如，所述后表面可以被成形为使得所述眼科透镜被构造为非球面透镜，并且所述前表面被成形为使得所述眼科透镜被构造为复曲面透镜。或者，所述前表面可以被成形为使得所述眼科透镜被构造为非球面透镜，并且所述后表面被成形为使得所述眼科透镜被构造为复曲面透镜。 

在一个实施例中，一种在分离表面上具有复曲面性(toric)和非球面性(asph)的非球面复曲面眼内透镜可以解析地被描述为： 

sag₁＝toric(r，θ) 

sag₂＝asph(r) 

$\mathrm{toric}(r,\mathrm{\θ})=\frac{(c_x{\cos }^2\mathrm{\θ}+c_y{\sin }^2\mathrm{\θ})r^2}{1+\sqrt{1-(1+k_{x}x)c_x^2{r}^2{\cos }^2\mathrm{\θ}-(1+k_y)c_y^2{r}^2{\sin }^2\mathrm{\θ}}},$ $c_x=\frac{1}{R_{1x}},$ $c_y=\frac{1}{R_{1y}}$

$\mathrm{asph}\left(r\right)=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}},$ $c=\frac{1}{R_2}$

其中r，θ是离透镜中心的轴向距离和子午线角。c_x，c_y和k_x，k_y是两个复曲面主子午线的曲率和圆锥常数。在该实施例中，k_x和k_y优选等于零。 

在以上例子中，分离表面被成形以提供非球面性和复曲面性。在其他实施例中，单一表面可以被成形以提供这些特征。例如，所述后表面可以被成形为使得所述眼科透镜被构造为非球面透镜和复曲面透镜。也就是说所述后表面被成形以同时提供非球面性和复曲面性。根据另一个实施例，所述前表面可以被成形为使得所述眼科透镜被构造为非球面透镜和复曲面透镜。 

带有被成形为提供复曲面性和非球面性的特定表面的透镜可以被描述为： 

sag＝toric(r，θ) 

$\mathrm{toric}(R_x,R_y,r,\mathrm{\θ})=\frac{(c_x{\cos }^2\mathrm{\θ}+c_y{\sin }^2\mathrm{\θ})r^2}{1+\sqrt{1-(1+k_x)c_x^2{r}^2{\cos }^2\mathrm{\θ}-(1+k_y)c_y^2{r}^2{\sin }^2\mathrm{\θ}}},$

$c_x=\frac{1}{R_x},$ $c_y=\frac{1}{R_y}$

优选地，在本文中公开的眼科装置具有6D-34D的屈光力。在相关实施例中，R在大约12mm到大约120mm的范围内(仅仅是大小，符号可以是正和负)。在一些实施例中，c_x可以在大约0.008mm^-1到大约0.08mm^-1的范围内(仅仅是大小，符号可以是正和负)，c_y可以在大约0.008mm^-1到大约0.08mm^-1的范围内(仅仅是大小，符号可以是正和负)，k_x可以在大约-3000到大约-12的范围内，并且 k_y可以在大约-3000到大约-12的范围内。此外，在一些实施例中，非球面圆锥常数(k)可以在大约-3000到大约-12的范围内。另外c可以在大约0.008mm^-1到大约0.08mm^-1的范围内(仅仅是大小，符号可以是正和负)。 

根据各种实施例，所述眼科透镜在45度子午线具有选定边缘厚度。所述选定边缘厚度可以是任何预期厚度，但是优选地在0.2-0.3mm的范围内并且在45度子午线优选为.21mm。所述边缘厚度可以围绕所述透镜是恒定的或者可以变化。例如，所述边缘厚度可以周期性地，例如正弦地变化。所述透镜的中心厚度也可以被选择。由于所述透镜的边缘和中心厚度可以被选择，因此所述透镜可以被成形为使得它可以适配在现有的外科设备中并且用现有的外科设备植入，例如用于植入AcrySof IQ^TM的外科设备(AcrySof和AcrySof IQ是德克萨斯州沃思堡市的Alcon Laboratories的商标)。 

根据所述眼科装置的一个实施例，所述非球面表面被成形为对于所有子午线具有相同非球面性。备选地，所述透镜可以被成形为对于不同子午线具有不同非球面性。例如，所述透镜可以被成形为对于第一子午线具有第一非球面性并且对于第二子午线具有第二非球面性。作为例子但非限制，第一和第二子午线可以是散光的主子午线。 

所述眼科装置可以包括被构造为最小化所述眼科装置在眼睛中的运动的触件。所述触件可以由诸如 的生物相容材料制造(AcrySof^TM是德克萨斯州沃思堡市的Alcon Laboratories的商标)。所述触件可以被粗糙化以促进与生物材料的附着。 

所述透镜还可以包括一个或多个标记以允许外科医生相对于散光的主子午线定位所述透镜。所述标记可以是小点、升高部分或外科医生可以在手术期间看到的其他特征，但是优选地，在程序完成之后患者不会看出。 

实施例还可以包括眼科方法。所述眼科方法的一个实施例可以包括选择如本文中所述的眼科装置和将所述眼科装置植入患者的眼睛中。可以使用本领域普通技术人员已知的外科程序并且优选地使用现 有的外科工具植入所述眼科装置。可以基于包括作为整体最小化眼镜中的残余散光、保持术前柱面轴或减小在选定子午线的残余散光的各种因素来选择所述眼科装置。 

附图说明

通过结合附图参考以下描述可以获得对本公开的更全面理解及其优点，在附图中相似的参考数字通常表示相似的特征，并且在附图中： 

图1示意性地示出了根据一个设计的非球面复曲面眼内透镜10的一个实施例，所述眼内透镜具有在分离表面上的复曲面性和非球面性； 

图2示意性地示出了根据一个设计的非球面复曲面眼内透镜10的一个实施例，所述眼内透镜具有在分离表面上的复曲面性和非球面性； 

图3示意性地示出了根据一个设计的非球面复曲面眼内透镜10的一个实施例，所述眼内透镜具有在单一表面上的复曲面性和非球面性； 

图4显示了使用分离设计的非球面复曲面IOL 10的球面像差测量的图形表示； 

图5显示了使用组合设计的非球面复曲面IOL的球面像差测量的图形表示； 

图6显示了使用分离设计的非球面复曲面IOL的透镜复曲面性测量的图形表示； 

图7显示了使用组合设计的非球面复曲面IOL的透镜复曲面性测量的图形表示； 

图8显示了使用分离设计的非球面复曲面IOL的后焦距(BFL)测量的图形表示； 

图9显示了使用组合设计的非球面复曲面IOL的后焦距(BFL)测量的图形表示； 

图10是用于矫正Z20散光的十个分离设计透镜10和十个组合设 计透镜的透镜复曲面性的图形比较； 

图11是用于矫正Z42球面像差的十个分离设计透镜10和十个组合设计透镜10的球面像差的图形比较； 

图12是用于矫正散光的十个分离设计透镜和十个组合设计透镜的透镜复曲面性的图形比较； 

图13是用于矫正散光的十个分离设计透镜和十个组合设计透镜的透镜复曲面性的图形比较； 

图14是十个分离设计透镜和十个组合设计透镜的透镜后焦距(BFL)的图形比较； 

图15是十个分离设计透镜和十个组合设计透镜的透镜后焦距(BFL)的图形比较； 

图16显示了根据一个实施例的十个分离设计透镜和十个组合设计透镜的透镜球面像差(SA)的图形比较； 

图17显示了根据一个实施例的十个分离设计透镜和十个组合设计透镜的透镜复曲面性的图形比较； 

图18显示了根据一个实施例的十个分离设计透镜和十个组合设计透镜的透镜屈光力的图形比较； 

图19显示了根据一个实施例的在陡子午线的透镜屈光力的图形表示；以及 

图20显示了根据一个实施例的边缘厚度的图形表示。 

具体实施方式

当在本文中使用时，术语“包括”、“包含”、“具有”或它们的任何其他变型旨在涵盖非排他的包含。例如，包括要素的列表的工艺、方法、物品或装置不一定仅仅被限制为那些要素，而是可以包括未明确列出的或这类工艺、方法、物品或装置固有的其他要素。此外，除非另外明确相反地指出，“或”指的是可兼的或而不是不可兼的或。例如，下列的任何一个满足条件A或B：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)，A为假(或不存在)并且B为真(或存在)，以及A和B 都为真(或存在)。 

另外，在本文中提供的任何例子或例示不应当以任何方式被看作是它们利用的任何一个术语或多个术语的约束、限制或明确定义。相反地，这些例子或例示应当被看作关于一个特定实施例被描述并且应当被看作仅仅是示例性的。本领域的普通技术人员将理解这些例子或例示利用的任何一个术语或多个术语将包含可以与其一同或不一同给出或在说明书的其他地方给出的其他实施例，并且所有这样的实施例旨在被包含在该术语或多个术语的范围内。指定这样的非限定性例子和例示的语言包括但不限于：“例如”、“譬如”、“等”、“在一个实施例中”。 

在图中示出了各种实施例，相似的数字用于指示各图中相似和相应的部分。 

在本文中公开的实施例提供了用于消除或减轻角膜性散光和角膜球面像差的系统和方法。 

在本文中公开的实施例提供了眼科透镜，所述眼科透镜包括具有被选择用于矫正或减轻球面像差对比度的非球面性的至少一个透镜表面和具有被选择用于矫正或减轻散光的复曲面性的至少一个透镜表面。在本文中公开的实施例提供了包括至少一个透镜表面的眼科透镜，相对于其中各自表面为球面的基本相同透镜所提供的图像对比度，所述至少一个透镜表面具有被选择用于提高图像对比度的非球面性。在以下实施例中，主要结合眼内透镜举例说明实施例。然而应当理解这些教导同样适用于各种其他眼科透镜，例如接触透镜。 

图1显示了非球面复曲面眼内透镜(IOL)10的一个实施例的透视图。在一些实施例中，透镜10可以包括前表面14，在反面的后表面16和标记22。非球面复曲面IOL 10还可以包括用于使它放置在患者的眼睛中的径向延伸固定件或触件20。透镜10可以由生物相容聚合材料形成，例如软丙烯酸酯、硅酮或水凝胶材料。在一些实施例中，可以利用具有透镜的特定应用必需的折射率的任何生物相容(优选软)材料。在一些实施例中，可以使用在商标AcrySof^TM(AcrySof是德克萨斯州沃思堡市的Alcon Laboratories的商标)下制造的材料形成IOL10。此外，固定件20也可以由合适的聚合材料形成，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯等。眼内透镜的制造可以包括已知的制造工艺，例如针切割(pin cutting)、薄片模塑(wafer molding)和透镜浇铸(lens casting)。。 

图2显示了根据一个设计的非球面复曲面眼内透镜10的一个实施例，所述眼内透镜具有前表面14和后表面16。如图2中所示，在一些实施例中，透镜10的复曲面性和非球面性可以存在于不同表面上(即，分离式非球面复曲面IOL10，也被称为分离设计透镜10)。在一些实施例中，分离设计透镜10可以具有关联基本屈光力，例如21屈光度(D)，柱面，例如1.50D，球面像差矫正，例如0.2微米，并且可以在前表面上具有圆锥并且在后表面上具有柱面。在一些实施例中，前表面可以具有关联半径，例如19.613mm，和圆锥，例如-36.211。在一些实施例中，后表面可以具有第一半径(Rad X)和第二半径(Rad Y)。如图2中所示，Rad X可以为-23.808mm并且RadY可以为20.447mm。透镜10可以具有中心厚度，例如0.611mm。 

在一个实施例中，在分离表面上具有复曲面性和非球面性的非球面复曲面眼内透镜可以解析地被描述为： 

sag₁＝toric(r，θ)       方程1 

 sag₂＝asph(r)            方程2 

  $\mathrm{toric}(r,\mathrm{\θ})=\frac{(c_x{\cos }^2\mathrm{\θ}+c_y{\sin }^2\mathrm{\θ})r^2}{1+\sqrt{1-(1+k_{x}x)c_x^2{r}^2{\cos }^2\mathrm{\θ}-(1+k_y)c_y^2{r}^2{\sin }^2\mathrm{\θ}}},$ 方程3 

$c_x=\frac{1}{R_{1x}},$ $c_y=\frac{1}{R_{1y}}$

$\mathrm{asph}\left(r\right)=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}},$ $c=\frac{1}{R_2}$ 方程4 

在一些实施例中，透镜10可以提供在大约6D到大约30D的范围内的屈光力，并且透镜10的非球面表面可以由范围在大约0.0152mm^-1到大约0.0659mm.sup.^-1内的c，范围从大约-1162到大约-19的k，范围从大约-0.00032mm.sup.^-1到大约-0.00020mm^-1的a.sub.₁，范围从大约-0.0000003(-3×10^-7)mm^-3到大约-0.000053(-5.3×10^-5)mm^-3的a₂，和范围从大约0.0000082(8.2×.10^-6)mm^-5到大约0.000153(1.53×10^-4)mm^-5的a₃来表征。 

在一些实施例中，透镜10可以提供大约16D到大约25D的范围内的屈光力，并且透镜的非球面表面可以由范围从大约0.0369(1/27.1)mm^-1到大约0.0541(1/18.5)mm.sup.^-1的c，范围从-73到大约-27的k，范围从大约-0.000209mm^-1到大约-0.000264mm^-1的a₁，范围从大约-0.0000297mm^-3到大约-0.0000131mm^-3的a₂，和范围从大约0.00000978mm^-5到大约0.00000846mm^-5的a₃表征。 

在其他实施例中，R在大约12mm到大约120mm的范围内(仅仅是大小，符号可以是正和负)。在一些实施例中，c_x可以在大约0.008mm^-1到大约0.08mm^-1的范围内(仅仅是大小，符号可以是正和负)，c_y可以在大约0.008mm^-1到大约0.08mm^-1的范围内(仅仅是大小，符号可以是正和负)，k_x可以在大约-3000到大约-12的范围内，并且k_y可以在大约-3000到大约-12的范围内。此外，在一些实施例中，非球面圆锥常数(k)可以在大约-3000到大约-12的范围内。另外c可以在大约0.008mm^-1到大约0.08mm^-1的范围内(仅仅是大小，符号可以是正和负)。 

在许多实施例中，前表面的非球面剖面可以被设计成为患者提供由调制传递函数(MTF)表征的图像对比度。本领域的普通技术人员知道，与透镜关联的测得或算出调制传递函数(MTF)可以提供由透镜提供的图像对比度的定量测量。一般而言，与光信号(例如从待成像对象发出或由其反射的光强度分布的二维图型)关联或与这样的对象的图像关联的对比度或调制可以根据以下关系被定义： 

$\frac{I_{\max }-I_{\min }}{I_{\max }+I_{\min }}$ 方程5 

其中I_max和I_min分别指示与该信号关联的最大或最小强度。可以为该光信号中存在的每个空间频率计算或测量这一对比度。成像光学系统(例如组合的IOL和角膜)的MTF然后可以被定义为与该光学系统形成的对象的图像关联的对比度相对于与该对象关联的对比度之 比。公知地，与该光学系统关联的MTF不仅依赖于照射该系统的光的强度分布的空间频率，而且MTF还会受到其他因素影响，例如照射孔径的尺寸，以及照射光的波长。 

在一些实施例中，例如在图2中所示的实施例中，用具有大约550nm的波长的单色光、在每毫米50线对的空间频率和5.0mm的孔径(例如瞳孔尺寸)下测量或计算，透镜10的非球面性可以在焦点提供至少大约0.9的MTF。在一些实施例中，前表面的非球面性被选择成为体内植入非球面复曲面IOL 10的患者提供由大约0.9的调制传递函数(MTF)表征的图像对比度，同时将场深度保持在可接受的范围内。对于大约5.0mm的孔径MTF例如可以在大约0.85到大约0.93的范围内。由于在患者的眼睛中直接测量MTF会是复杂的，因此在许多实施例中可以通过在具有对应于个体患者的眼睛或选定患者组的眼睛的选定角膜和/或天然晶状体像差的模型眼中理论地计算MTF来评估由非球面IOL提供的图像增强。可以从通过利用已知的地形学方法执行的眼睛的波形像差的测量来获得建模患者的角膜和/或天然晶状体所需的信息。 

对于图2中所示的实施例，x和y轴的残余像差沿着第一子午线可以为大约0.0012微米并且沿着第二子午线可以为大约-0.0037微米，并且Δ(德耳塔)可以为大约0.0049微米。对于在CrystalWave中由PMMA制造的一个实施例的理论评估，透镜10可以具有14.787D(x)和15.883D(y)的透镜屈光力，具有1.096D的柱面。球面像差可以为-0.3223132微米。 

图3示意性地示出了根据一个实施例的非球面复曲面眼内透镜10。如图3中所示，在一些实施例中，非球面复曲面IOL 10的复曲面性和非球面性可以在相同表面上组合(即，也被称为组合式非球面复曲面IOL 10)。如图3中所示，复曲面性和非球面性可以在后表面16’上组合。在一些实施例中，透镜10可以具有基本屈光力，例如21屈光度(D)，柱面，例如1.5D，球面像差矫正，例如0.2微米，并且可以在后表面16’上组合圆锥和柱面。在一些实施例中，前表面14’可以具有关联半径，例如19.609mm。在一些实施例中，后表面16’可以具有第一半径(Rad X)，第一圆锥(Conic X)，第二半径(Rad Y)，第二圆锥(Conic Y)，平均半径(Rad avrg)和平均圆锥(Conic avrg)。在图4中，Rad X为大约-23.814mm，Conic X为大约-65.571，Rad Y为大约-20.451mm，Conic Y为大约-42.168，Rad avrg为大约-22.005，Conic avrg为大约-51.953。透镜10可以具有中心厚度，例如0.612，和边缘厚度，例如0.21mm。

在一个实施例中，具有组合复曲面性和非球面性的单一表面可以解析地被描述为： 

sag＝toric(r，θ)                方程6 

$\mathrm{toric}(R_x,R_y,r,\mathrm{\θ})=\frac{(c_x{\cos }^2\mathrm{\θ}+c_y{\sin }^2\mathrm{\θ})r^2}{1+\sqrt{1-(1+k_x)c_x^2{r}^2{\cos }^2\mathrm{\θ}-(1+k_y)c_y^2{r}^2{\sin }^2\mathrm{\θ}}},$

$c_x=\frac{1}{R_x},$ $c_y=\frac{1}{R_y}$

方程7 

其中对于复曲面表面，k_x和k_y应当不为零。 

$\mathrm{asph}(R_{\mathrm{avg}},r)=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}},$ $c=\frac{1}{R_{\mathrm{avg}}}$ 方程8 

在许多实施例中，在组合设计中的后表面16’的非球面剖面可以被设计成为患者提供由至少大约0.9的调制传递函数(MTF)表征的图像对比度，其中所述MTF用具有大约550nm的波长的单色光、在每毫米50线对的空间频率和孔径(例如瞳孔尺寸)下在焦点处测得或算出。对于大约5.0mm的孔径MTF例如可以在大约0.85到大约.93的范围内。 

对于图3中所示的实施例，x和y轴的残余像差沿着第一子午线可以为大约0.0039微米并且沿着第二子午线可以为大约-0.0050微米，并且Δ(德耳塔)可以为大约0.0089微米。对于由PMMA制造的一个实施例的理论评估，透镜10可以具有14.787D(x)和15.883D(y)的透镜屈光力，具有1.096D的柱面。球面像差可以为-0.3099855微米。 

在一些实施例中，可以根据瞳孔直径(孔径)考虑透镜复曲面性和非球面性的大小以获得更好的光学器件。图4显示了使用分离设计的非球面复曲面IOL 10的球面像差测量的图形表示。在图4中，成品透镜10a的球面像差当量(以微米计)可以在范围在2.0mm到5.0mm之间的各种瞳孔直径下与设计透镜10b的球面像差当量(以微米计)相比较。 

图5显示了使用组合设计的非球面复曲面IOL 10的球面像差测量的图形表示。在图5中，成品透镜10a的球面像差当量(以微米计)可以在范围在2.0mm到5.0mm之间的各种瞳孔直径下与设计透镜10b的球面像差当量(以微米计)相比较。 

图6显示了使用分离设计的非球面复曲面IOL 10的透镜复曲面性测量的图形表示。在图6中，成品透镜10a的散光的泽尔尼克系数(以微米计)可以在范围在2.0mm到5.0mm之间的各种瞳孔直径下与设计透镜10b的泽尔尼克系数相比较。 

图7显示了使用组合设计的非球面复曲面IOL 10的透镜复曲面性测量的图形表示。在图7中，成品透镜10a的散光的泽尔尼克系数(以微米计)可以在范围在2.0mm到5.0mm之间的各种瞳孔直径下与设计透镜10b的泽尔尼克系数相比较。 

图8显示了使用分离设计和组合设计的非球面复曲面IOL 10的后焦距(BFL)测量的图形表示。在图8中，可以在BFL-X和BFL-Y下在设计透镜10a和成品透镜10b之间比较后焦距(以mm计)。如图8中所示，设计透镜10a的BFL-X可以为大约20.7mm并且分离式透镜1-b的BFL-X可以为大约20.60mm。 

图9显示了使用组合设计的非球面复曲面IOL 10的后焦距(BFL)测量的图形表示。在图9中，可以在BFL-X和BFL-Y下在设计透镜10a和成品透镜10b之间比较后焦距(以mm计)。如图9中所示，设计透镜10a的BFL-X可以为大约20.7mm并且分离式透镜10b的BFL-X可以为大约20.10mm。 

示例可以有益于指出本公开的优点和特征。非球面复曲面IOL 10 可以利用已知制造工艺由诸如 的材料制造。制造工艺可以包括但不限于针切割、薄片模塑和透镜浇铸。复曲面性和非球面性可以在不同分离表面上提供，例如前表面14和后表面16，或者可以在单一表面上组合，例如后表面16’。 

图10是用于在5.0mm IOL孔径下矫正Z42球面像差的十个分离设计透镜10和十个组合设计透镜的球面像差的图形比较。图10显示了具有在分离表面(即，前表面14和后表面16)上的复曲面性和非球面性的十个非球面复曲面IOL 10和具有在单一表面(即，后表面16’)上组合的复曲面性和非球面性的十个非球面复曲面IOL 10的结果。透镜10从大约100个透镜的产品组总体中被取出。透镜10在5.0mm IOL孔径下测试球面像差Z42。测试结果提供大约1.16微米的标称矫正，最小矫正为大约1.05微米并且最大矫正为大约1.28。在该测试中，分离设计具有等于或低于标称厚度的矫正，并且样本中的五个具有等于或接近最小矫正的矫正。在该测试中，组合设计导致低于标称矫正的一个矫正，并且样本中的九个等于或高于1.10微米。 

图11是用于矫正球面像差的十个分离设计透镜10和十个组合设计透镜10的球面像差的图形比较。在一些实施例中，透镜10可以用于矫正像差，例如Z42像差。透镜10可以具有关联孔径，例如4.5mmIOL孔径。如图11中所示，Z42像差可以在大约.74微米到大约.92微米之间，标称球面像差为大约.83微米。基于从大约100个IOL 10的总体采样的十个透镜10的样本总体，在本文中公开的分离设计非球面复曲面IOL 10的实施例可以矫正从大约.74微米直到大约.81微米的Z42球面像差。基于从大约100个IOL 10的总体采样的十个透镜的样本总体，在本文中公开的组合设计非球面复曲面IOL的实施例可以矫正从大约.79微米直到大约.85微米的Z42球面像差。 

在本文中公开的实施例可以有用于矫正或减轻角膜性散光。 

图12显示了用于矫正Z20散光的十个分离设计透镜10和十个组合设计透镜10的透镜复曲面性的图形比较。在一些实施例中，Z20散光可以与5.0mm IOL孔径关联。如图12中所示，Z20散光可以在大 约5.3微米到大约6.5微米之间，标称散光为大约5.9微米。基于从大约100个IOL 10的总体采样的十个透镜10的样本总体，在本文中公开的分离设计非球面复曲面IOL 10的实施例可以矫正从大约5.1微米直到大约6.5微米的Z20散光。基于从大约100个IOL 10的总体采样的十个透镜10的样本总体，在本文中公开的组合设计非球面复曲面IOL 10的实施例可以矫正从大约5.1微米直到大约5.9微米的Z20散光。 

图13显示了用于在4.5mm IOL孔径下矫正Z20散光的十个分离设计透镜10和十个组合设计透镜10的透镜复曲面性的图形比较。如图13中所示，Z20散光可以在大约4.3微米到大约5.3微米之间，标称散光为大约4.8微米。基于从大约100个IOL 10的总体采样的十个透镜10的样本总体，在本文中公开的分离设计非球面复曲面IOL 10的实施例可以矫正从大约4.1微米直到大约5.4微米的Z20散光。基于从大约100个IOL 10的总体采样的十个透镜10的样本总体，在本文中公开的组合设计非球面复曲面IOL 10的实施例可以矫正从大约4.1微米直到大约4.8微米的Z20散光。 

图14显示了对于3.0mm IOL孔径的十个分离设计透镜10和十个组合设计透镜10的透镜后焦距(BFL)的图形比较。21.0D非球面复曲面IOL 10的第一y-BFL可以在大约19.30mm到大约19.82mm之间，标称y-BFL为大约19.59mm。如图14中所示，具有分离设计的若干非球面复曲面IOL 10的y-BFL可以导致透镜10具有接近21.0D的屈光力。如图14中所示，21.5D的y-BFL可以在大约18.90mm到大约19.30mm之间，标称y-BFL为大约19.10mm。如图14中所示，具有组合设计的若干非球面复曲面IOL 10的x-BFL可以导致透镜10具有接近21.5D的屈光力。 

图15显示了对于3.0mm IOL孔径的十个分离设计透镜10和十个组合设计透镜10的透镜后焦距(BFL)的图形比较。21.0D非球面复曲面IOL 10的第一x-BFL可以在大约18.00mm到大约18.40mm之间，标称x-BFL为大约18.20mm。如图15中所示，具有分离设计的 若干非球面复曲面IOL 10的x-BFL可以导致透镜10具有接近21.0D的屈光力。如图15中所示，21.5D的x-BFL可以在大约17.60mm到大约18.00mm之间，标称x-BFL为大约18.00mm。如图15中所示，具有组合设计的若干非球面复曲面IOL 10的x-BFL可以导致透镜10具有接近21.5D的屈光力。 

图16显示了对于5.0mm IOL孔径的十个分离设计透镜10和十个组合设计透镜10的透镜球面像差(SA)的图形比较。如图16中所示，泽尔尼克球面像差(C40)可以具有-0.17微米的最小像差和-0.23微米的最大像差，标称像差为-0.19微米。由利用分离设计的IOL 10提供的矫正范围可以在-0.17微米到大约-0.18微米之间。由利用组合设计的IOL 10提供的矫正范围可以在大约-0.18到-0.19微米之间。 

图17显示了对于5.0mm IOL孔径的十个分离设计透镜10和十个组合设计透镜10的透镜复曲面性的图形比较。如图17中所示，柱面(屈光度)可以具有1.30D的最小柱面和1.65D的最大柱面，标称柱面为1.5D。由利用分离设计的IOL 10提供的矫正范围可以在1.25D到大约1.75D之间。由利用组合设计的IOL 10提供的矫正范围可以在大约1.2D到1.6D之间。 

图18显示了对于3.0mm IOL孔径的十个分离设计透镜10和十个组合设计透镜10的透镜屈光力的图形比较。如图18中所示，在20.00到20.50D之间的透镜屈光力(平子午线)可以提供21.0D的SE并且在20.6D到21.0D之间的透镜屈光力(平子午线)可以提供21.5D的SE。由利用分离设计的IOL 10提供的矫正范围可以在大约20.00到20.40D之间。例如被标识为‘18’的透镜10可以提供大约20.25D的透镜屈光力。由利用组合设计的IOL 10提供的矫正范围可以在大约20.40到20.90D之间。例如被标识为‘1’的透镜10可以提供大约20.90D的透镜屈光力。 

图19显示了对于3.0mm孔径在陡子午线处的带复曲面台阶的透镜屈光力的图形表示。如图21中所示，在21.50到22.00D之间的透镜屈光力(陡子午线)可以提供21.0D的SE并且在22.00D到22.50D 之间的透镜屈光力(陡子午线)可以提供21.5D的SE。由利用分离设计的IOL 10提供的矫正范围可以在大约21.75到21.90D之间。例如被标识为‘18’的透镜10可以提供大约20.25D的透镜屈光力。由利用组合设计的IOL 10提供的矫正范围可以在大约22.00到20.90D之间。例如被标识为‘1’的透镜10可以提供大约20.90D的透镜屈光力。 

表1 

表1显示了非球面/复曲面透镜10的两个实施例的各种样本结果。对于表1中所示的实施例，分离设计实施例的屈光力和边缘厚度等于组合设计实施例，并且中心厚度几乎相同。 

在一些实施例中，透镜10的边缘的厚度可以变化。在一些实施例中，透镜10的边缘的厚度可以周期性地变化。在一些实施例中，边缘厚度的变化可以是正弦的。在一些实施例中，透镜10的边缘的厚度可以等于45度子午线。在45度子午线具有相同边缘厚度的优点可以是能够使用现有的工具将透镜10植入眼睛中。图20显示了非球面复曲面眼内透镜10的一个实施例的边缘厚度的图形表示。如图20中所示， 厚度的变化可以是正弦的。在一些实施例中，正弦变化可以导致透镜厚度在子午线相等。在一些实施例中，透镜厚度可以在四个45度子午线相等并且可以在陡和/或平子午线具有最大或最小厚度。如图20中所示，透镜厚度在平子午线最大(即，大约0.225mm)和最小(即，大约0.195mm)并且在四个45度子午线相等(即，大约0.21mm)。 

根据前述内容，提供了用于在单一透镜10上提供复曲面性和非球面性的方法和装置。尤其是，公开了改进的IOL，其获得优良的远距和近距视力而不需要另外的视觉矫正(例如眼镜)。因此，前述实施例允许用在物距范围内提供优良视力的IOL替换天然晶状体。 

在外科程序期间，可以使用已知的外科工具和技术植入上述IOL的各种实施例。根据各种实施例，透镜可以用于支持用于增强视力的散光矫正策略，例如但不限于最小化整个眼睛的残余散光，保持术前柱面轴，或在优选的子午线优化残余散光。在程序期间外科医生可以使用透镜上的标记(例如图1的标记22)使透镜的复曲面形状与散光的子午线正确对准。 

尽管在本文中详细描述了实施例，应当理解描述仅仅是示例性的而不应当被理解为限制意义。所以还应当理解实施例和附加实施例的细节的变化将是显而易见的，并且本领域的普通技术人员参考该描述可以进行这样的变化。可以预见所有这样的变化和附加实施例在以下权利要求的范围内。 

Claims (24)

1.一种眼科装置，包括：

具有前表面和后表面的眼科透镜；和

耦联到所述眼科透镜的一个或多个触件；

其中所述前表面和所述后表面中的一个被成形为使得所述眼科透镜被构造为非球面透镜和复曲面透镜，其特征在于，所述复曲面透镜的边缘厚度在复曲面透镜的45度子午线处相等，并且在每个所述45度子午线处的所述边缘厚度在0.2mm和0.3mm之间，

其中所述前表面和所述后表面中的所述一个被定义为：

sag＝toric(r,θ)，其中

$\mathrm{toric}(r,\mathrm{\θ})=\frac{(c_x{\cos }^2\mathrm{\θ}+c_y{\sin }^2\mathrm{\θ})r^2}{1+\sqrt{1-(1+k_x)c_x^2{r}^2{\cos }^2\mathrm{\θ}-(1+k_y)c_y^2{r}^2{\sin }^2\mathrm{\θ}}},$ 其中

-3000<k_x<-12，-3000<k_y<-12，

其中r、θ是离透镜中心的轴向距离和子午线角，c_x、c_y和k_x、k_y是两个复曲面主子午线的曲率和圆锥常数。

2.根据权利要求1所述的眼科装置，其中所述后表面被成形为使得所述眼科透镜被构造为非球面透镜和复曲面透镜。

3.根据权利要求1所述的眼科装置，其中所述前表面被成形为使得所述眼科透镜被构造为非球面透镜和复曲面透镜。

4.根据权利要求1所述的眼科装置，其中所述边缘厚度围绕复曲面透镜周期性地变化。

5.根据权利要求4所述的眼科装置，其中所述边缘厚度正弦地变化。

6.根据权利要求1所述的眼科装置，其中所述非球面透镜被成形为对于所有柱面子午线具有单一非球面性。

7.根据权利要求1所述的眼科装置，其中所述非球面透镜被成形为对于第一子午线具有第一非球面性并且对于第二子午线具有第二非球面性。

8.根据权利要求7所述的眼科装置，其中第一子午线和第二子午线是主子午线。

9.根据权利要求1所述的眼科装置，其中所述触件由ACRYSOF形成。

10.根据权利要求1所述的眼科装置，其中所述触件被粗糙化以促进与生物材料的附着。

11.根据权利要求1所述的眼科装置，其中所述眼科装置包括一组标记，所述标记被放置为帮助所述眼科透镜相对于散光的一个或多个子午线对准。

12.一种眼科装置，包括：

具有前表面和后表面的眼科透镜；和

耦联到所述眼科透镜的一个或多个触件；

其中所述前表面和所述后表面中的一个被成形为使得所述眼科透镜被构造为非球面透镜，并且所述前表面和所述后表面中的另一个被成形为使得所述眼科透镜被构造为复曲面透镜，其特征在于，所述复曲面透镜的边缘厚度在复曲面透镜的45度子午线处相等，并且在每个所述45度子午线处的所述边缘厚度在0.2mm和0.3mm之间，

其中所述前表面和所述后表面被分开定义为：

sag₁=toric(r,θ)和sag₂=asph(r)，其中

$\mathrm{toric}(r,\mathrm{\&theta;})=\frac{(c_x{\cos }^2\mathrm{\&theta;}+c_y{\sin }^2\mathrm{\&theta;})r^2}{1+\sqrt{1-(1+k_{x}x)c_x^2{r}^2{\cos }^2\mathrm{\&theta;}-(1+k_y)c_y^2{r}^2{\sin }^2\mathrm{\&theta;}}},$ 并且

k_x=0且k_y=0，或-3000<k_x<-12且-3000<k_y<-12，并且

$\mathrm{asph}\left(r\right)=\frac{c{r}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}},c=\frac{1}{R_2},$ -3000<k<-12，

其中r、θ是离透镜中心的轴向距离和子午线角，c_x、c_y和k_x、k_y是两个复曲面主子午线的曲率和圆锥常数。

13.根据权利要求12所述的眼科装置，其中所述后表面被成形为使得所述眼科透镜被构造为非球面透镜，并且所述前表面被成形为使得所述眼科透镜被构造为复曲面透镜。

14.根据权利要求12所述的眼科装置，其中所述前表面被成形为使得所述眼科透镜被构造为非球面透镜，并且所述后表面被成形为使得所述眼科透镜被构造为复曲面透镜。

15.根据权利要求12所述的眼科装置，其中所述边缘厚度围绕复曲面透镜周期性地变化。

16.根据权利要求15所述的眼科装置，其中所述边缘厚度正弦地变化。

17.根据权利要求12所述的眼科装置，其中所述非球面透镜被成形为对于所有柱面子午线具有单一非球面性。

18.根据权利要求12所述的眼科装置，其中所述非球面透镜被成形为对于第一子午线具有第一非球面性并且对于第二子午线具有第二非球面性。

19.根据权利要求18所述的眼科装置，其中第一子午线和第二子午线是主子午线。

20.根据权利要求12所述的眼科装置，其中所述触件由ACRYSOF形成。

21.根据权利要求12所述的眼科装置，其中所述触件被粗糙化以促进与生物材料的附着。

22.根据权利要求12所述的眼科装置，其中所述眼科装置包括一组标记，所述标记被放置为帮助所述眼科透镜相对于散光的一个或多个子午线对准。

23.一种眼科透镜，包括：

前表面；和

后表面；

所述前表面和所述后表面中的一个具有非球面性和复曲面性，其特征在于，具有复曲面性的透镜的边缘厚度在其每个45度子午线处相等，并且在每个45度子午线处的所述边缘厚度在0.2mm和0.3mm之间，

其中所述前表面和所述后表面中的所述一个被定义为：

sag=toric(r,θ)，其中

$\mathrm{toric}(r,\mathrm{\&theta;})=\frac{(c_x{\cos }^2\mathrm{\&theta;}+c_y{\sin }^2\mathrm{\&theta;})r^2}{1+\sqrt{1-(1+k_x)c_x^2{r}^2{\cos }^2\mathrm{\&theta;}-(1+k_y)c_y^2{r}^2{\sin }^2\mathrm{\&theta;}}},$ 其中

-3000<k_x<-12，-3000<k_y<-12，

其中r、θ是离透镜中心的轴向距离和子午线角，c_x、c_y和k_x、k_y是两个复曲面主子午线的曲率和圆锥常数。

24.一种眼科透镜，包括：

前表面；和

后表面；

所述前表面和所述后表面中的一个具有非球面性，并且所述前表面和所述后表面中的另一个具有复曲面性，其特征在于，具有复曲面性的透镜的边缘厚度在其每个45度子午线处相等，并且在每个45度子午线处的所述边缘厚度在0.2mm和0.3mm之间，

其中所述前表面和所述后表面被分开定义为：

sag₁=toric(r,θ)和sag₂=asph(r)，其中

$\mathrm{toric}(r,\mathrm{\&theta;})=\frac{(c_x{\cos }^2\mathrm{\&theta;}+c_y{\sin }^2\mathrm{\&theta;})r^2}{1+\sqrt{1-(1+k_{x}x)c_x^2{r}^2{\cos }^2\mathrm{\&theta;}-(1+k_y)c_y^2{r}^2{\sin }^2\mathrm{\&theta;}}},$ 并且

k_x=0且k_y=0，或-3000<k_x<-12且-3000<k_y<-12，并且

$\mathrm{asph}\left(r\right)=\frac{c{r}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}},c=\frac{1}{R_2},$ -3000<k<-12，

其中r、θ是离透镜中心的轴向距离和子午线角，c_x、c_y和k_x、k_y是两个复曲面主子午线的曲率和圆锥常数。