улучшение зрения на промежуточное расстояние с помощью факичной мультифокальной оптики, использующей остаточную аккомодацию

Формула изобретения

1. Способ коррекции зрения, содержащий этапы, на которых:

a) определяют остаточную аккомодацию, проявляемую естественным хрусталиком глаза,

b) выбирают мультифокальную интраокулярную линзу (ИОЛ), обладающую оптической силой дальнего фокуса и дополнительной оптической силой, для имплантации в глаз, при сохранении естественного хрусталика глаза, при этом дополнительную оптическую силу ИОЛ выбирают в зависимости от остаточной аккомодации из условия, чтобы комбинация из ИОЛ и хрусталика обеспечивала визуальный контраст выше чем 10% при пространственной частоте 20 периодов/градус, при наблюдении объектов на расстоянии более чем 30 см от глаза.

2. Способ по п.1, в котором визуальный контраст характеризуется внефокальной модуляционно-передаточной функцией (МПФ).

3. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап выбора дополнительной оптической силы ИОЛ из значений в диапазоне от 1 дптр до 2,5 дптр из условия, чтобы оптическая сила дальнего фокуса ИОЛ обеспечивала зрение вдаль, дополнительная оптическая сила ИОЛ обеспечивала промежуточное зрение, а комбинация дополнительной оптической силы ИОЛ и остаточной аккомодации естественного хрусталика обеспечивала зрение вблизи.

4. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап выбора дополнительной оптической силы ИОЛ из значений в диапазоне от 2,5 дптр до 4 дптр из условия, чтобы оптическая сила дальнего фокуса ИОЛ обеспечивала зрение вдаль, дополнительная оптическая сила ИОЛ обеспечивала зрение вблизи, а комбинация оптической силы дальнего фокуса ИОЛ и остаточной аккомодации естественного хрусталика обеспечивала промежуточное зрение.

5. Способ по п.3, дополнительно содержащий этап выбора глубины резкости, соответствующей ближнему фокусу ИОЛ, на основе остаточной аккомодации естественного хрусталика из условия, чтобы любое изменение полной оптической силы глаза, вызываемое остаточной аккомодацией естественного хрусталика, обеспечивало в результате зрение вблизи с визуальным контрастом выше чем 10% при пространственной частоте 20 периодов/градус.

6. Способ по п.4, дополнительно содержащий этап выбора глубины резкости, соответствующей оптической силе дальнего фокуса ИОЛ, на основе остаточной аккомодации из условия, чтобы смещение дальнего фокуса глаза, вызываемое остаточной аккомодацией естественного хрусталика, обеспечивало в результате промежуточное зрение с визуальным контрастом выше чем 10% при пространственной частоте 20 периодов/градус.

7. Способ по п.1, в котором ИОЛ обеспечивает оптическую силу дальнего фокуса в диапазоне от -15 дптр до +50 дптр.

8. Интраокулярная линза (ИОЛ) для имплантации в факический глаз, содержащая:

оптический элемент, обеспечивающий дальний фокус и ближний фокус, характеризуемый дополнительной оптической силой, при этом дополнительная оптическая сила имеет значения в диапазоне от 1 дптр до 4,5 дптр, причем глубина резкости, соответствующая, по меньшей мере, одному из фокусов, соответствует оптической силе больше чем 1 дптр.

9. Интраокулярная линза по п.8, в которой глубина резкости соответствует полной ширине внефокальной МПФ выше 10% уровня контраста при пространственной частоте 20 периодов/градус.

10. Интраокулярная линза по п.8, в которой глубина резкости соответствует оптической силе в диапазоне от 1 дптр до 4,5 дптр.

11. Интраокулярная линза по п.8, в которой глубина резкости соответствует оптической силе в диапазоне от 1 дптр до 2,5 дптр при дополнительной оптической силе в диапазоне от 1 дптр до 2,5 дптр.

12. Интраокулярная линза по п.8, в которой глубина резкости соответствует оптической силе в диапазоне от 2,5 дптр до 4,5 дптр при дополнительной оптической силе в диапазоне от 2,5 дптр до 4,5 дптр.

13. Интраокулярная линза по п.8, в которой оптический элемент обеспечивает оптическую силу дальнего фокуса в диапазоне от -15 дптр до +50 дптр.

14. Интраокулярная линза по п.8, в которой оптический элемент дополнительно содержит переднюю и заднюю оптические поверхности, выполненные с возможностью обеспечения дальнего фокуса, и дифракционную структуру, расположенную на одной из поверхностей и обеспечивающую дополнительную оптическую силу.

15. Интраокулярная линза по п.8, в которой оптический элемент характеризуется внефокальной модуляционно-передаточной функцией (МПФ) выше чем 10% при пространственной частоте 20 периодов/градус в любом из ближнего и дальнего фокусов.

16. Способ коррекции зрения, содержащий следующие этапы, на которых:

a) определяют остаточную аккомодацию, проявляемую естественным хрусталиком глаза,

b) выбирают мультифокальную интраокулярную линзу (ИОЛ), обеспечивающую оптическую силу дальнего фокуса и оптическую силу ближнего фокуса, для имплантации в глаз, при сохранении естественного хрусталика глаза,

при этом глубину резкости, соответствующую дальнему или ближнему фокусу, выбирают из условия, чтобы смещение дальнего или ближнего фокуса глаза, вызываемое остаточной аккомодацией естественного хрусталика, обеспечивало в результате промежуточное зрение или зрение вблизи соответственно с визуальным контрастом выше чем 10% при пространственной частоте 20 периодов/градус.

17. Способ по п.16, дополнительно содержащий этап выбора оптической силы ближнего фокуса из условия, чтобы оптическая сила дальнего фокуса ИОЛ обеспечивала зрение вдаль, оптическая сила ближнего фокуса ИОЛ обеспечивала промежуточное зрение, а комбинация оптической силы ближнего фокуса ИОЛ и остаточной аккомодации естественного хрусталика обеспечивала зрение вблизи.

18. Способ по п.16, дополнительно содержащий этап выбора оптической силы ближнего фокуса из условия, чтобы оптическая сила дальнего фокуса ИОЛ обеспечивала зрение вдаль, оптическая сила ближнего фокуса ИОЛ обеспечивала зрение вблизи, а комбинация оптической силы дальнего фокуса ИОЛ и остаточной аккомодации естественного хрусталика обеспечивала промежуточное зрение.

19. Способ по п.18, дополнительно содержащий этап выбора дополнительной оптической силы, соответствующей ближнему фокусу ИОЛ, в диапазоне от 1 дптр до 2,5 дптр.

20. Способ по п.18, дополнительно содержащий этап выбора дополнительной оптической силы, соответствующей ближнему фокусу ИОЛ, в диапазоне от 2,5 дптр до 4,5 дптр.

Описание изобретения к патенту

Уровень техники

Настоящее изобретение относится в общем к способам коррекции зрения и в частности к подобным способам улучшения зрения в факичных глазах путем применения интраокулярных линз (IOL).

Оптическая сила глаза определяется оптической силой роговицы и оптической силой хрусталика, при этом хрусталик обеспечивает около трети суммарной оптической силы глаза. Хрусталик является прозрачной двояковыпуклой структурой, кривизна которой может изменяться цилиарными мышцами для такой регулировки его оптической силы, чтобы обеспечить фокусировку глаза на объектах с различными удалениями. Данный процесс известен как аккомодация. Когда человек стареет, хрусталик расширяется и отвердевает, что делает все более затруднительной регулировку его оптической силы цилиарными мышцами. Данная деградация аккомодационной способности глаза называется пресбиопией, ранним симптомом которой является трудность наблюдения близких объектов.

Следовательно, существует потребность в способах коррекции и улучшения зрения людей, которые страдают пресбиопией.

Сущность изобретения

Технический результат, достигаемый при использовании заявленной группы изобретений, состоит в увеличении эффективности коррекции зрения путем имплантации мультифокальной интраокулярной линзы (IOL, ИОЛ) в факичный глаз. В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ коррекции зрения, который содержит этап определения остаточной аккомодации, проявляемой естественным хрусталиком глаза, и этап выбора мультифокальной интраокулярной линзы (IOL), которая обладает оптической силой дальнего фокуса (например, в диапазоне от приблизительно -15 до приблизительно +50 диоптрий (дптр)) и дополнительной оптической силой (например, в диапазоне от приблизительно 1 дптр до приблизительно 4 дптр), для имплантации в глаз при сохранении естественного хрусталика глаза. Дополнительную оптическую силу IOL выбирают в зависимости от остаточной аккомодации из условия, чтобы комбинация из IOL и естественного хрусталика обеспечивала визуальный контраст выше, чем приблизительно 10% при пространственной частоте около 20 периодов/градус, при наблюдении объектов на расстоянии более, чем около 30 см от глаза.

В соответствии с зависимым аспектом визуальный контраст можно определять с применением внефокальной (through-focus) модуляционно-передаточной функции, например, при выбранной длине волны света (например, 550 нм) и при данном размере апертуры (например, 3 мм).

В соответствии с другим аспектом дополнительную оптическую силу IOL выбирают из значений в диапазоне от приблизительно 1 дптр до приблизительно 2,5 дптр из условия, чтобы оптическая сила дальнего фокуса IOL обеспечивала зрение вдаль, оптическая сила ближнего фокуса IOL обеспечивала зрение на промежуточное расстояние (в дальнейшем, промежуточное зрение) и комбинация оптической силы ближнего фокуса IOL и остаточной аккомодации естественного хрусталика обеспечивала зрение вблизи.

В соответствии с другим аспектом дополнительную оптическую силу IOL выбирают из значений в диапазоне от приблизительно 2,5 дптр до приблизительно 4,5 дптр из условия, чтобы оптическая сила дальнего фокуса IOL обеспечивала зрение вдаль, оптическая сила ближнего фокуса IOL обеспечивала зрение вблизи и комбинация оптической силы дальнего фокуса IOL и остаточной аккомодации естественного хрусталика обеспечивала промежуточное зрение.

В соответствии с другим аспектом в вышеописанном способе коррекции зрения глубину резкости, соответствующую ближнему фокусу IOL, выбирают на основе остаточной аккомодации естественного хрусталика из условия, чтобы смещение дополнительной оптической силы остаточной аккомодацией обеспечивало бы в результате зрение вблизи с визуальным контрастом выше, чем приблизительно 10% при пространственной частоте около 20 периодов/градус.

В соответствии с дополнительным аспектом в вышеописанном способе коррекции зрения глубину резкости, соответствующую дальнему фокусу IOL, выбирают на основе остаточной аккомодации естественного хрусталика из условия, чтобы смещение дальнего фокуса остаточной аккомодацией естественного хрусталика обеспечивало бы в результате промежуточное зрение с визуальным контрастом выше, чем приблизительно 10% при пространственной частоте около 20 периодов/градус.

В соответствии с другими аспектами изобретения предлагаются интраокулярные линзы, пригодные для имплантации в факический глаз. Например, упомянутая линза может содержать оптический элемент, который обеспечивает дальний фокус и ближний фокус, характеризуемый дополнительной оптической силой в диапазоне от приблизительно 1 дптр до приблизительно 4,5 дптр, при этом глубина резкости, соответствующая, по меньшей мере, одному из упомянутых фокусов, больше, чем приблизительно 1 дптр (например, в диапазоне от приблизительно 1 дптр до приблизительно 4,5 дптр). Оптическая сила дальнего фокуса может быть, например, в диапазоне от приблизительно -15 дптр до приблизительно +50 дптр.

В некоторых случаях в вышеописанной факической IOL вышеупомянутая глубина резкости может быть в диапазоне от приблизительно 1 дптр до приблизительно 2,5 дптр, при дополнительной оптической силе в диапазоне от приблизительно 1 дптр до приблизительно 2,5 дптр. В других случаях глубина резкости в одном или обоих фокусах IOL может быть в диапазоне от приблизительно 2,5 дптр до приблизительно 4,5 дптр при дополнительной оптической силе в диапазоне от приблизительно 2,5 дптр до приблизительно 4,5 дптр.

В соответствии с другим аспектом вышеописанная факическая IOL содержит переднюю и заднюю оптические поверхности, выполненные с возможностью обеспечения дальнего фокуса, и дифракционную структуру, расположенную на одной из упомянутых поверхностей для обеспечения дополнительной оптической силы. В некоторых случаях дифракционная структура может содержать множество зон Френеля, разделенных между собой ступеньками, высоты которых уменьшаются с увеличением расстояния от оптической оси линзы. В других случаях дифракционная структура может характеризоваться постоянными высотами ступенек.

В соответствии с другим аспектом предлагается способ коррекции зрения, который содержит этап определения остаточной аккомодации естественного хрусталика глаза и этап выбора мультифокальной интраокулярной линзы (IOL), которая обеспечивает задний фокус и оптическую силу ближнего фокуса, для имплантации в глаз при сохранении естественного хрусталика. Глубину резкости, соответствующую дальнему или ближнему фокусу, выбирают из условия, чтобы смещение дальнего или ближнего фокуса остаточной аккомодацией обеспечивало бы в результате промежуточное зрение или зрение вблизи, соответственно, с визуальным контрастом выше, чем приблизительно 10% при пространственной частоте около 20 периодов/градус.

В соответствии с зависимым аспектом в вышеописанном способе оптическую силу ближнего фокуса выбирают из условия, чтобы оптическая сила дальнего фокуса IOL помогала зрению вдаль, оптическая сила ближнего фокуса IOL обеспечивала промежуточное зрение и комбинация оптической силы ближнего фокуса IOL и остаточной аккомодации естественного хрусталика обеспечивала зрение вблизи. Например, ближний фокус можно характеризовать дополнительной оптической силой в диапазоне от приблизительно 1 дптр до приблизительно 2,5 дптр.

В соответствии с другим аспектом в вышеописанном способе оптическую силу ближнего фокуса выбирают из условия, чтобы оптическая сила дальнего фокуса IOL помогала зрению вдаль, оптическая сила ближнего фокуса IOL обеспечивала зрение вблизи и комбинация оптической силы дальнего фокуса IOL и остаточной аккомодации естественного хрусталика обеспечивала промежуточное зрение. Например, оптическую силу ближнего фокуса можно характеризовать дополнительной оптической силой в диапазоне от приблизительно 2,5 дптр до приблизительно 4,5 дптр.

Дополнительное представление об изобретении можно получить путем изучения нижеследующего подробного описания в связи с прилагаемыми чертежами, которые кратко описаны ниже.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - блок-схема последовательности операций, представляющая различные этапы примерного способа коррекции зрения в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.

Фиг.2 - схематичное изображение гипотетической кривой внефокальной остроты зрения, соответствующей комбинации IOL, имеющей дополнительную оптическую силу около 2 дптр, и естественного хрусталика факического глаза, в который имплантирована IOL, при этом естественный хрусталик обладает остаточной аккомодацией около 1 дптр.

Фиг.3 - схематичное изображение гипотетической кривой внефокальной остроты зрения, соответствующей комбинации IOL, имеющей дополнительную оптическую силу около 4 дптр, и естественного хрусталика факического глаза, в который имплантирована IOL, при этом естественный хрусталик обладает остаточной аккомодацией около 2 дптр.

Фиг.4 - схематичное изображение примерной дифракционной IOL, пригодной для использования при практической реализации изобретения.

Фиг.5 - схематичное изображение IOL, имплантированной в переднюю камеру факического глаза, перед радужной оболочкой в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.

Фиг.6A - схематичное изображение вычисленных кривых остроты зрения при бинокулярном наблюдении (в дальнейшем, бинокулярной остроты зрения) в зависимости от дефокусировки для комбинации гипотетической мультифокальной IOL и естественного хрусталика факического глаза, в который имплантирована IOL, при этом предполагается, что естественный хрусталик обладает остаточной аккомодацией около 0,5 дптр.

Фиг.6B - схематичное изображение вычисленных кривых бинокулярной остроты зрения в зависимости от дефокусировки для комбинации гипотетической мультифокальной IOL и естественного хрусталика факического глаза, в который имплантирована IOL, при этом предполагается, что естественный хрусталик обладает остаточной аккомодацией около 1 дптр.

Фиг.7A - схематичное изображение вычисленных кривых бинокулярной остроты зрения в зависимости от дефокусировки для комбинации гипотетической мультифокальной IOL и естественного хрусталика факического глаза, в который имплантирована IOL, при этом предполагается, что естественный хрусталик обладает остаточной аккомодацией около 1,5 дптр.

Фиг.7B - схематичное изображение вычисленных кривых бинокулярной остроты зрения в зависимости от дефокусировки, для комбинации гипотетической мультифокальной IOL и естественного хрусталика факического глаза, в который имплантирована IOL, при этом предполагается, что естественный хрусталик обладает остаточной аккомодацией около 2 дптр.

Подробное описание

Настоящее изобретение в общем предлагает способы, а также офтальмологические линзы для практической реализации упомянутых способов для улучшения зрения, обеспечиваемого факическим глазом, естественный хрусталик которого характеризуется деградированной аккомодацией. Например, изобретение предлагает способы имплантации интраокулярной линзы (IOL) в факический глаз, хрусталик которого обладает некоторой остаточной аккомодацией (например, менее, чем приблизительно 2 диоптрии), чтобы улучшить зрение пациента путем использования оптических сил IOL для фокусировки вблизи и вдаль, а также остаточной аккомодации хрусталика. Термин «интраокулярная линза» и его аббревиатура «IOL» применяются в настоящем описании взаимозаменяемо для описания линз, которые имплантируются во внутреннюю часть глаза для улучшения зрения. В описанных в дальнейшем вариантах осуществления упомянутые IOL имплантируются в глаз, в котором сохраняется его собственный естественный хрусталик (данные IOL в настоящей заявке называются также факическими IOL).

Как показано на блок-схеме 10 на фиг.1, в некоторых примерных вариантах осуществления способ коррекции зрения в соответствии с принципами изобретения включает этап определения остаточной аккомодации, проявляемой естественным хрусталиком глаза (этап 1), и этап выбора мультифокальной интраокулярной линзы (IOL), которая обладает оптической силой дальнего фокуса и дополнительной оптической силой для создания оптической силы ближнего фокуса, для имплантации в глаз при сохранении естественного хрусталика (этап 2). Остаточную аккомодацию естественного хрусталика можно определять с помощью способов, известных в данной области техники. Дополнительную оптическую силу IOL выбирают в зависимости от остаточной аккомодации естественного хрусталика из условия, чтобы комбинация из IOL и хрусталика обеспечивала визуальный контраст выше, чем приблизительно 10% при пространственной частоте около 20 периодов/градус, при наблюдении объектов на расстояниях от бесконечности до приблизительно 30 см или до приблизительно 50 см от глаза.

В некоторых случаях визуальный контраст можно определять посредством внефокальной модуляционно-передаточной функции (МПФ), получаемой при данной пространственной частоте (например, при 20 периодах/градус). Как известно специалистам в данной области техники, МПФ системы формирования изображения, например комбинации из IOL и естественного хрусталика, может быть задана в виде отношения контраста, соответствующего изображению объекта, сформированному системой, к контрасту, соответствующему объекту. МПФ, соответствующая оптической системе, зависит в общем случае не только от пространственной частоты распределения интенсивности света, освещающего систему формирования изображения, но может также зависеть от других факторов, например размера апертурной диафрагмы, а также длины волны освещающего света. Во многих вариантах осуществления МПФ можно измерять и/или вычислять для света с длиной волны около 550 нм, хотя возможно использование других длин волн или комбинации длин волн, при размере апертуры около 3 мм. Например, внефокальную МПФ, характеризующую визуальный контраст, обеспечиваемый комбинацией из IOL и естественного хрусталика, можно получить с использованием модели глаза, объединяющей IOL и естественный хрусталик, например, путем построения хода лучей. В альтернативном варианте или в дополнение визуальный контраст можно определять с применением оптометрических таблиц Снеллена.

Во многих вариантах осуществления оптическая сила дальнего фокуса факической IOL находится в диапазоне от приблизительно -15 дптр до приблизительно +50 дптр и может подбираться для усиления и/или коррекции оптической силы естественного хрусталика в расслабленном состоянии. Дополнительная оптическая сила IOL может быть, например, в диапазоне от приблизительно 1 дптр до приблизительно 4,5 дптр. Дополнительную оптическую силу можно выбирать на основе остаточной аккомодации естественного хрусталика, а также зрительных потребностей пациента, чтобы эффективно использовать аккомодационную способность естественного хрусталика для обеспечения улучшения промежуточного зрения или зрения вблизи, как дополнительно поясняется ниже.

Например, дополнительную оптическую силу факической IOL можно выбирать в диапазоне от приблизительно 1 дптр до приблизительно 2,5 дптр из условия, чтобы оптическая сила дальнего фокуса IOL обеспечивала зрение вдаль (в комбинации с оптической силой роговицы и оптической силой естественного хрусталика в расслабленном состоянии), оптическая сила ближнего фокуса IOL обеспечивала промежуточное зрение и комбинация оптической силы ближнего фокуса IOL и остаточной аккомодации естественного хрусталика обеспечивала зрение вблизи.

Термин «зрение вдаль» обычно означает способность видения объектов на расстояниях более, чем приблизительно 80 см. В частности, в контексте настоящей заявки факическая IOL либо сама по себе, либо в комбинации с аккомодационной оптической силой естественного хрусталика обеспечивает зрение вдаль, если визуальный контраст, соответствующий изображению объекта, расположенного на расстоянии более, чем приблизительно 80 см от глаза, превосходит приблизительно 10% при пространственной частоте около 20 периодов/градус. Термин «зрение вблизи» обычно означает способность видения объектов на расстояниях менее, чем приблизительно 45 см, например в диапазоне от 30 см до приблизительно 45 см. В частности, в контексте настоящей заявки считается, что факическая IOL либо сама по себе, либо в комбинации с аккомодационной оптической силой естественного хрусталика обеспечивает зрение вблизи, если визуальный контраст, соответствующий изображению объекта, расположенного на расстоянии в диапазоне от приблизительно 30 см до приблизительно 45 см от глаза, превосходит приблизительно 10% при пространственной частоте около 20 периодов/градус.

Кроме того, термин «промежуточное зрение» обычно означает способность видения объектов на расстояниях в диапазоне от 45 см до приблизительно 80 см от глаза. В частности, в контексте настоящей заявки считается, что факическая IOL либо сама по себе, либо в комбинации с аккомодационной оптической силой естественного хрусталика обеспечивает промежуточное зрение, если визуальный контраст, соответствующий изображению объекта, расположенного на расстоянии в диапазоне от приблизительно 45 см до приблизительно 80 см от глаза, превосходит приблизительно 10% при пространственной частоте около 20 периодов/градус. Чтобы оценить способность IOL самой по себе или в комбинации с естественным хрусталиком обеспечивать зрение вдаль, промежуточное зрение или зрение вблизи, визуальный контраст можно определять, например, измерением или вычислением модуляционно-передаточной функции (МПФ) в модели глаза, содержащей модели факической IOL, естественного хрусталика и усредненной роговицы человека (например, роговицы с асферичностью, характеризуемой конической постоянной около 0,18). В альтернативном варианте визуальный контраст можно определять измерением у пациента остроты зрения его глаза, содержащего факическую IOL.

Как отмечено выше, в некоторых вариантах осуществления, в которых дополнительная оптическая сила IOL находится в диапазоне от приблизительно 1 дптр до приблизительно 2,5 дптр, комбинация оптической силы ближнего фокуса IOL и остаточной аккомодации естественного хрусталика обеспечивает ближнее зрение пациента. В качестве дополнительной иллюстрации на фиг.2 схематично изображена гипотетическая кривая 12 внефокальной остроты зрения для комбинации из IOL и естественного хрусталика факического глаза, в который имплантирована IOL. Кривая 12 описывает оптическую силу A дальнего фокуса (например, в диапазоне от приблизительно -15 до приблизительно +34 диоптрий), обеспечиваемую комбинацией из IOL и естественного хрусталика (изображенную на данной фигуре как соответствующую нулевой дефокусировке), и дополнительную оптическую силу (B) около 2 дптр, обеспечиваемую IOL, когда естественный хрусталик находится в расслабленном состоянии (например, в отсутствие аккомодации). Оптическая сила дальнего фокуса обеспечивает зрение для наблюдения объектов на удаленные расстояния (например, расстояния больше, чем приблизительно 80 см от глаза) и дополнительная оптическая сила обеспечивает зрение на промежуточные расстояния (например, расстояния наблюдения в диапазоне от приблизительно 45 см до приблизительно 80 см от глаза) без какой-либо аккомодации естественного хрусталика.

Однако аккомодацию естественной линзы можно использовать для такого смещения кривой A, чтобы комбинация ближнего фокуса и остаточной аккомодации обеспечивала бы зрение на близкие расстояния. Например, кривая 14 (показанная пунктиром) соответствует внефокальной остроте зрения, обеспечиваемой IOL в комбинации с максимальной аккомодацией (например, около 1 дптр) естественного хрусталика глаза. Данная кривая показывает, что оптическая сила ближнего фокуса IOL смещена посредством остаточной аккомодации естественного хрусталика, чтобы обеспечивать зрение вблизи (максимум оптической силы ближнего фокуса смещен до значения дефокусировки около 3 дптр). Кроме того, оптическая сила дальнего фокуса IOL также смещена для улучшения зрения в дальней - промежуточной - области, т.е. области между статическими (т.е. в отсутствие аккомодации) максимумами ближнего и дальнего фокусов. Следовательно, когда аккомодация естественного хрусталика возрастает от нуля до ее максимального значения, кривая внефокального визуального контраста смещается от кривой A к B с обеспечением тем самым зрения на расстояния от дальних до близких.

В некоторых других вариантах осуществления дополнительную оптическую силу IOL можно выбирать в диапазоне от приблизительно 2,5 дптр до приблизительно 4,5 дптр, чтобы оптическая сила дальнего фокуса IOL помогала зрению вдаль, оптическая сила ближнего фокуса IOL обеспечивала зрение вблизи и комбинация оптической силы дальнего фокуса IOL и остаточной аккомодации естественного хрусталика обеспечивала промежуточное зрение. Для дополнительного пояснения упомянутых вариантов осуществления на фиг.3 схематично изображены фокусирующие характеристики комбинации из гипотетической факической IOL, которая имеет дополнительную оптическую силу около 4 дптр, и естественного хрусталика глаза, в который имплантирована IOL, в форме зависимости визуального контраста от дефокусировки, где нулевая дефокусировка выбрана так, чтобы соответствовать дальнему фокусу, обеспечиваемому IOL и естественным хрусталиком. Предполагается, что естественный хрусталик обеспечивает остаточную аккомодацию около 2 дптр. Кривая 16 схематично описывает визуальный контраст объединенных IOL и естественного хрусталика в зависимости от дефокусировки. В отсутствие какой-либо аккомодации естественного хрусталика (т.е. когда естественный хрусталик находится в его расслабленном состоянии) дальний фокус (обозначенный A) способствует зрению вдаль, то есть способности фокусироваться на объектах, расположенных на расстояниях более, чем приблизительно 80 см от глаза, тогда как ближний фокус IOL (обозначенный B) обеспечивает зрение вблизи, то есть способности фокусироваться на объектах, расположенных на расстояниях менее, чем приблизительно 45 см, например в диапазоне от приблизительно 30 см до приблизительно 45 см, от глаза.

Однако остаточная аккомодация естественной линзы допускает такое смещение оптической силы IOL, чтобы обеспечивать промежуточное зрение. Кривая 18 (показанная пунктиром) схематично изображает упомянутое смещение оптической силы IOL при максимальной аккомодации естественного хрусталика. Другими словами, когда естественный хрусталик сжимается, чтобы обеспечивать усиление аккомодации, кривая внефокальной остроты зрения сдвигается от кривой 16 к кривой 18. Посредством данного сдвига обеспечивается дополнительный визуальный контраст для наблюдения объектов на промежуточных расстояниях, то есть улучшается промежуточное зрение. Разумеется, аккомодация естественного хрусталика перемещает также максимум, соответствующий ближнему фокусу IOL, к значениям более сильной дефокусировки (соответствующим меньшим расстояниям наблюдения). Однако в данном варианте осуществления IOL выбирают так, чтобы она имела относительно большую дополнительную оптическую силу (например, около 4 дптр), которая обеспечивает статическую оптическую силу ближнего фокуса (то есть оптическую силу ближнего фокуса, когда естественный хрусталик находится в расслабленном состоянии), которая является достаточной для наблюдения близких объектов (например, объектов, расположенных на расстояниях в диапазоне от приблизительно 30 см до приблизительно 45 см от глаза). Следовательно, в данном варианте осуществления остаточная аккомодация, хотя и полезна, не имеет существенного значения для зрения вблизи.

Во многих вариантах осуществления глубину резкости, по меньшей мере, в одном фокусе мультифокальной факической IOL выбирают на основе остаточной аккомодации естественного хрусталика, и дополнительную оптическую силу IOL выбирают так, чтобы оптимизировать аккомодационное улучшение зрение глаза. Термины «глубина изображаемого пространства» и «глубина резкости», которые применяются в настоящей заявке взаимозаменяемо, широко известны в применении к линзе (или системе линз) и, как очевидно специалистам в данной области техники, относятся к расстояниям в предметной области и области изображения, в которых можно получить приемлемое разрешение изображения. В той мере, в которой может потребоваться более точный количественный показатель, термины «глубина резкости» и «глубина изображаемого пространства» могут относиться к величине дефокусировки, соответствующей оптической системе (например, линзе или объективу, или комбинации линз), при которой внефокальная модуляционно-передаточная функция (МПФ) оптической системы, измеренная (или вычисленная) при 3-мм апертуре в зеленом свете, например свете с длиной волны около 550 нм, характеризуется контрастом, по меньшей мере, около 10% при пространственной частоте около 20 периодов/градус. Возможно также использование других определений, и должно быть ясно, что на глубину резкости влияет много факторов, включая, например, размер апертуры, хроматический состав света и основная оптическая сила самой линзы. Тем не менее анализ МПФ, описанный выше и дополнительно поясняемый в дальнейшем, представляется исчерпывающим анализом для определения глубины фокусировки. В случае мультифокальной линзы вышеприведенное определение можно применить к глубине резкости в каждом из нескольких фокусов линзы.

Например, в некоторых вариантах осуществления, в которых дополнительная оптическая сила IOL находится в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 2,5 дптр, глубину резкости, соответствующую ближнему фокусу IOL, можно выбирать на основе остаточной аккомодации естественного хрусталика глаза из условия, чтобы смещение дополнительной оптической силы остаточной аккомодацией обеспечивало бы в результате зрение вблизи с визуальным контрастом выше, чем приблизительно 10% при пространственной частоте около 20 периодов/градус. Например, в данных вариантах осуществления глубина резкости, соответствующая ближнему фокусу IOL, может быть в диапазоне от приблизительно 1 дптр до приблизительно 2,5 дптр. В целом во многих случаях, когда остаточная аккомодация уменьшается, выбираемая глубина резкости увеличивается.

В других вариантах осуществления, в которых дополнительная оптическая сила IOL находится в диапазоне от приблизительно 2,5 до приблизительно 4,5 дптр, глубину резкости, соответствующую дальнему фокусу IOL, можно выбирать на основе остаточной аккомодации естественного хрусталика глаза из условия, чтобы смещение дальнего фокуса остаточной аккомодацией обеспечивало бы в результате промежуточное зрение с визуальным контрастом выше, чем приблизительно 10% при пространственной частоте около 20 периодов/градус. Например, в данных вариантах осуществления глубина резкости, соответствующая дальнему фокусу IOL, может быть в диапазоне от приблизительно 2,5 дптр до приблизительно 4,5 дптр. И вновь во многих случаях IOL выбирают так, чтобы она обладала большим значением глубины резкости при меньшей остаточной аккомодации.

При практической реализации изобретения можно применять множество разных IOL. Например, на фиг.4 схематично показана такая мультифокальная IOL 20, содержащая оптический элемент 22, которая предпочтительно сформирована из мягкого, допускающего сгибание, биосовместимого материала. Некоторые примеры упомянутых материалов включают в себя без ограничения гидрогель, силикон и мягкие акриловые полимеры (например, материал, используемый для формирования коммерчески доступных линз, продаваемых под товарным знаком Acrysof®). Оптический элемент 22, который содержит переднюю поверхность 24 и заднюю поверхность 26, обеспечивает оптическую силу дальнего фокуса, например, в диапазоне от приблизительно -15 дптр до приблизительно +50 дптр (и предпочтительно в диапазоне от приблизительно -5 дптр до приблизительно 34 дптр). В некоторых вариантах осуществления дифракционная структура 28, расположенная на передней поверхности 24, снабжает IOL дополнительной оптической силой в диапазоне от приблизительно 1 дптр до приблизительно 2,5 дптр, тогда как в других вариантах осуществления дифракционная структура 28 выполнена с возможностью обеспечения дополнительной оптической силы в диапазоне от приблизительно 2,5 дптр до приблизительно 4,5 дптр.

Линза 20 дополнительно содержит множество фиксирующих элементов или фиксаторов 30, которые также сформированы из широко известных, подходящих биосовместимых материалов, которые облегчают установку линзы 20 в глаз. Фиксирующие элементы предпочтительно конструктивно выполнены известным в уровне техники способом для обеспечения для IOL возможности удерживания в глазу, не вызывая какие-либо вредные последствия в течение длительного периода, например десяти лет или более. Некоторые примеры фиксаторов пластинчатого типа, пригодных для использования в факических IOL, описаны в патенте США № 6,562,070, «Anterior Chamber Phakic Lens», который включен в настоящую заявку путем отсылки.

В некоторых вариантах осуществления дифракционная структура характеризуется множеством зон Френеля, разделенных между собой множеством ступенек, которые характеризуются уменьшением высоты в зависимости от увеличения расстояния от оптической оси. Другими словами, высоты ступенек на границах дифракционных зон «аподизированы», чтобы варьировать долю оптической энергии, дифрагируемой в ближний и дальний фокуса, в зависимости от размера апертуры (например, когда размер апертуры увеличивается, большая часть световой энергии дифрагируется в дальний фокус). Например, высоту ступеньки на каждой границе зоны можно задавать в соответствии со следующим соотношением:

уравнение (1)

где

означает расчетную длину волны (например, 550 нм);

a означает параметр, который можно настраивать для регулирования дифракционной эффективности, соответствующей различным порядкам, например a можно выбрать равным 2,5;

n₂ означает показатель преломления оптического элемента;

n₁ означает показатель преломления среды, в которой установлена линза;

f_apodize представляет масштабную функцию, значение которой уменьшается с увеличением радиального расстояния от точки пересечения оптической оси с поверхностью линзы. Например, масштабная функция f _apodize может быть задана следующим соотношением:

, уравнение (2)

где

r _i означает радиальное расстояние i-той зоны,

r_out означает внешний радиус последней бифокальной зоны Френеля. Возможно также использование других масштабных функций аподизации, например функций, описанных в совместно рассматриваемой заявке на патент № 11/000770, «Apodized Aspheric Diffractive Lenses», поданной 1 декабря 2004 г., которая включена в настоящую заявку путем отсылки.

В некоторых вариантах осуществления зоны Френеля имеют форму кольцевых областей, которые продолжаются вокруг оптической оси оптического элемента. В некоторых из данных вариантов осуществления радиальное местоположение (r_i ) границы зоны подбирают в соответствии со следующим соотношением:

, уравнение (3)

где

i означает номер зоны (i=0 означает центральную зону),

r _i означает радиальное местоположение i-той зоны,

означает расчетную длину волны,

f означает фокусное расстояние дополнительной оптической силы.

В некоторых вариантах осуществления глубину резкости в ближнем и/или дальнем фокусах можно корректировать селективным изменением площадей кольцевых зон Френеля. Например, радиальное местоположение границы зоны можно определять в соответствии со следующим соотношением:

, уравнение (4)

где

i означает номер зоны (i=0 означает центральную зону),

означает расчетную длину волны,

f означает фокусное расстояние ближнего фокуса,

g(i) означает непостоянную функцию.

В некоторых случаях, функцию g(i) задают в соответствии со следующим соотношением:

, уравнение (5)

где

i означает номер зоны,

a и b являются двумя регулируемыми параметрами,

f означает фокусное расстояние ближнего фокуса.

Например, a может быть в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,3 и b может быть в диапазоне от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,5 , где означает расчетную длину волны. Глубину резкости, соответствующую ближнему и/или дальнему фокусу, можно изменять регулировкой функции g(i). Например, кривую внефокального визуального контраста, соответствующую данным фокусам, можно расширять, что может приводить к отклонению какой-то части падающего света в промежуточную фокальную область.

В некоторых вариантах осуществления глубину резкости в фокусах дифракционной линзы можно регулировать подбором профилей ступенек, разделяющих зоны Френеля. Например, в то время как в некоторых вариантах осуществления ступеньки имеют пилообразные профили, в других вариантах осуществления ступеньки могут иметь форму прямых кромок.

В некоторых вариантах осуществления в факический глаз можно имплантировать трифокальную IOL для обеспечения совместно с остаточной аккомодацией естественного хрусталика глаза улучшенного зрения на протяжении от зрения вдаль до зрения вблизи. Например, трифокальную линзу, обладающую оптической силой дальнего фокуса (например, в диапазоне от приблизительно -15 дптр до приблизительно +50 дптр), дополнительной оптической силой ближнего фокуса (например, в диапазоне от приблизительно 3 дптр до приблизительно 9 дптр) и оптической силой промежуточного фокуса (например, в диапазоне от приблизительно 1,5 дптр до приблизительно 4,5 дптр), можно имплантировать в глаз при сохранении естественного хрусталика глаза. Остаточная аккомодация естественного хрусталика может смешать кривую внефокального визуального контраста, соответствующего трифокальной IOL, для заполнения зазоров с недостатком визуального контраста между статическими (в отсутствие аккомодации) максимумами визуального контраста, соответствующему дальнему, промежуточному и ближнему фокусам IOL, чтобы обеспечивать искомый визуальный контраст (например, контраст выше, чем приблизительно 10% при пространственной частоте около 20 периодов/градус) на протяжении от зрения вдаль до зрения вблизи. Некоторые примеры трифокальных IOL, пригодных для использования при практической реализации изобретения, описаны в рассматриваемой в настоящее время заявке на патент США № 11/350,437, «Pseudo-Accommodative IOL Having Diffractive Zones With Varying Areas», поданной 9 февраля 2006 г., и в заявке на патент США № 11/350,497, «Pseudo-Accommodative IOL Having Multiple Diffractive Patterns», поданной 9 февраля 2006 г. Обе упомянутые заявки включены в настоящую заявку путем отсылки.

В некоторых вариантах осуществления изобретения факическую IOL можно имплантировать в переднюю камеру глаза. Например, на фиг.5 схематично изображен глаз 32, имеющий естественный хрусталик 34, в который имплантирована IOL 36 в соответствии с принципами изобретения. В частности, IOL имплантирована в переднюю камеру 38 глаза перед радужной оболочкой 40, при этом фиксирующие элементы 36a, облегчающие удерживание линзы в ее надлежащих позиции и ориентации. В альтернативном варианте линзу 36 можно имплантировать в переднюю камеру позади радужной оболочки. Разумеется, возможно также применение любого другого подходящего способа имплантации.

Для дополнительного пояснения некоторых важных признаков изобретения ниже приведены гипотетические примеры. Следует понимать, что эти примеры предлагаются только с целью иллюстрации и не обязательно предназначены для указания оптимальных результатов, которые можно получить при практической реализации способов коррекции зрения согласно изобретению.

Пример 1

На фиг.6A схематично изображены вычисленные кривые бинокулярной остроты зрения в зависимости от дефокусировки для комбинации гипотетической мультифокальной IOL, имплантированной в факический глаз, содержащий естественный хрусталик, который обладает остаточной аккомодацией около 0,5 дптр. Кривая A, которая указывает статические (т.е. в отсутствие аккомодации) фокусирующие характеристики IOL, показывает, что IOL характеризуется оптической силой дальнего фокуса (показанной как нулевая дефокусировка) и дополнительной оптической силой 3 дптр. Статическую кривую A можно смещать посредством аккомодационного действия естественного хрусталика для получения кривой B остроты зрения при максимальной аккомодации (в настоящем случае 0,5 дптр). Данное смещение усиливает остроту зрения для промежуточного зрения. Кривая C, показанная пунктиром, изображает полученную динамическую внефокальную кривую, огибающую кривые остроты зрения, соответствующие разным аккомодациям (от 0 до приблизительно 0,5 дптр).

Пример 2

Как видно из фиг.6B, в данном примере применяется такая же мультифокальная IOL, как в предыдущем примере, но предполагается более сильная остаточная аккомодация естественного хрусталика (аккомодация около 1 дптр). Аналогично предыдущему примеру кривая A описывает статическую внефокальную остроту зрения, обеспечиваемую линзой IOL, и кривая B описывает внефокальную остроту зрения, обеспечиваемую комбинацией из IOL и естественного хрусталика при максимальной аккомодации. Кроме того, кривая C (показанная пунктиром) представляет полученную динамическую кривую внефокальной остроты зрения, огибающую кривые остроты зрения, соответствующие разным аккомодациям и показывающую улучшение зрения, в частности, при промежуточных расстояниях.

Пример 3

Как видно из фиг.7A, в данном примере применяется такая же мультифокальная IOL, как в предыдущих примерах, но предполагается, что естественный хрусталик обеспечивает остаточную аккомодацию 1,5 дптр. И вновь кривые A и B показывают соответственно статическую внефокальную остроту зрения, а также внефокальную остроту зрения при максимальной аккомодации. Полученная кривая C является огибающей кривых остроты зрения при разных аккомодациях и указывает, что более сильная остаточная аккомодация обеспечивает в результате дополнительное заполнение зазоров с недостаточной остротой зрения для промежуточного зрения.

Пример 4

Как видно из фиг.7B, в данном примере применяется такая же мультифокальная IOL, как в предыдущих примерах, но предполагается, что естественный хрусталик обеспечивает остаточную аккомодацию 2 дптр. И вновь кривые A и B показывают соответственно статическую внефокальную остроту зрения и внефокальную остроту зрения при максимальной аккомодации. Полученная кривая C является огибающей кривых остроты зрения при разных аккомодациях и указывает, что при данной остаточной аккомодации комбинация из IOL и хрусталика обеспечивает улучшение остроты зрения в диапазоне расстояний, продолжающихся от зрения вблизи до зрения вдаль.

Специалистам со средним уровнем компетентности в данной области техники должно быть очевидно, что в вышеописанные варианты осуществления можно вносить различные изменения, не выходящие за пределы объема изобретения.