角膜玻璃化、产生角膜玻璃化的方法和装置以及该装置的使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术包括：一种新的物质组合物(一种复合物，包括原位眼中天然存在的体内角膜以及在天然存在的角膜基质组织内形成的至少一个体积的玻璃化的非天然存在的角膜基质组织)，其中，该玻璃化组织的结构和性质从它的天然存在的状态改变成非天然存在的玻璃样状态，所述改变包括但不限于增加的弹性模量；产生和使用所述新的物质组合物的方法，所述新的物质组合物用于改变角膜结构和性质，包括但不限于角膜光学像差；伤口愈合粘连和移植粘连；以及用于产生所述新的物质组合物的光致玻璃化系统，该系统包括具有可控处理参数的至少一个光子源。可以将反向模板加入到角膜玻璃化系统中，以增强玻璃化以及结构和性质的改变。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求2013年11月12日提交的、名称为“用于角膜成形的激光装置及其使用方法(LASERDEVICESFORCORNEALSHAPINGANDMETHODSOFUSETHEREOF)”的美国临时申请No.61/903,213的优先权，其全部内容在此通过引用完整并入本文用于所有目的。
本专利技术涉及对原位眼(insitueye)中体内角膜(invivocornea)的角膜基质组织进行玻璃化。本专利技术还涉及产生角膜玻璃化的方法和装置，诸如使用光子源来产生角膜组织玻璃化的光致玻璃化(photovitrification)方法和装置；以及使用该装置诸如来改变体内原位人类角膜的角膜结构和角膜性质的方法，该性质包括角膜光学像差。
技术介绍
角膜是眼球前部的透明组织，其覆盖虹膜、瞳孔和前房。角膜是眼球聚集光线的主要光学元件。
技术实现思路
本专利技术提供了针对一种物质组合物的详细说明，所述组合物是原位眼中天然存在的体内角膜以及在该原位眼的体内角膜的天然存在的角膜基质组织内形成的至少一个体积的非天然存在的角膜基质组织的复合物，其中，所述至少一个体积的非天然存在的角膜基质组织的至少1％被玻璃化，由此将其结构和性质从天然存在的结构和性质变成非天然存在的玻璃样结构和性质。本专利技术也提供用于产生角膜玻璃化和使用角膜玻璃化的方法和装置。附图说明图1：二维(2-D)极坐标。图2：三维(3-D)柱坐标。图3：角膜的示意性截面图。图4：角膜基质最前部的非线性光学显微图像。图5：实现0.1％热损伤(正方形)或1％热损伤(三角形)所需要的Tmax在Tmax处随着在Tmax下的时间的变化。以时间的对数(基数为10)为横坐标。图6：液态水在室温下、0.70至2.50μm光谱范围内的吸收系数。图7：液态水在22℃(实线)、49℃(点线)和70℃(虚线)下的吸收光谱。图8：液态水在3个温度下、1.9μm波长处的吸收系数。图中示出了线性回归数据拟合。图9：用于光致玻璃化的多光子源系统。图10：光致玻璃化(PV)处理(Tx)过程的流程图。说明：OFD-眼睛固定装置(ocularfixationdevice)，FDS-光纤传输系统。图11：带有叠加的角膜缘和瞳孔边缘以及对中参考(centrationreferences)的眼睛图像。图12A至12D：Tx区域的光致玻璃化处理(Tx)几何布置的实例。同心圆间隔一毫米，并以瞳孔中心(或其它对中参考)为圆心。图13：Tx区域的光致玻璃化处理几何布置的实例。同心圆间隔一毫米。图14A(上)和14B(下)：屈光变化(D:屈光度)对四个Tx区域的处理(Tx)几何布置的半子午线(semimeridian)。上：阶梯函数。下：S型函数。图15A(上)和15B(下)：屈光变化(D:屈光度)对四个Tx区域的处理(Tx)几何布置的半子午线。上：用于降低规则散光的Tx几何布置。下：包括上皮厚度差异补偿的Tx几何布置。图16：加热影响区(HAZ)的截面图：实线-HAZ1，虚线-HAZ2。在该附图中，请注意径向坐标相对于深度坐标被压缩。图17：Emsley模型眼。图18A和18B：对于三个瞳孔直径Dmm：2mm(实线)、3mm(虚线)和4mm(点线)，视网膜图像尺寸X(上)和可能的UDVA(下)随着散焦的变化。图19：针对波长为1.90μm(三角形)和1.93μm(菱形)的匹配处理条件的温度分布。上皮(Ep)厚度大约是56μm。具体实施方式在已经公开的那些好处和改进中，本专利技术的其它目的和优势通过下列详细说明并结合附图能够变得显而易见。本文公开了本专利技术的具体实施方式；然而，应当理解的是，所公开的实施方式仅是对能以不同形式实施的本专利技术的举例说明。另外，与本专利技术的不同实施方式有关的每个实例都旨在举例说明，而非限制性的。相关领域且了解本公开内容的技术人员通常能够想到的、对本文举例说明的专利技术特征的任何改变和进一步修改以及本文举例说明的本专利技术的原理的任何附加应用，均应视为落入本专利技术的范围内。在整个说明书中，除非文中另外明确规定，下列术语在本文中采用明确相关的含义。本文所使用的术语“在一个实施方式中”和“在一些实施方式中”虽然可以指相同的实施方式，但是并非必须指相同的实施方式。此外，本文中所使用的术语“在另一个实施方式中”和“在一些其它实施方式中”虽然可以指不同的实施方式，但是并非一定指不同的实施方式。因此，如下所述，可以在不脱离本专利技术范围或精神的情况下容易地组合本专利技术的各种实施方式。另外，如本文所使用的，除非文中另外明确规定，术语“或”是包括性的“或(or)”算子，相当于术语“和/或”。除非文中另外明确规定，术语“基于”不是排他的，其允许基于没有描述的附加因素。此外，在整个说明书中，“一个(a)”、“一种(an)”和“该(the)”的意思包括复数指代。“中(in)”的意思包括“在……中”和“在……上”。本专利技术涉及角膜玻璃化，如本文所使用的，角膜玻璃化被理解为产生一种新的物质组合物，该组合物是一种复合物，其包括原位眼中天然存在的体内角膜和在该原位眼中的体内角膜的天然存在的角膜基质组织内形成的至少一个体积的非天然存在的角膜基质组织，其中，至少一个体积的非天然存在的角膜基质组织的至少1％被玻璃化，由此改变它的结构和性质，从天然存在的结构和性质变成非天然存在的玻璃样结构和性质。图1示出了用于描述角膜前表面上的两个空间坐标(r,θ)的极坐标系。可以根据该点相对于对中参考(r＝0)和角度参考(θ＝0,通常取面对着观察眼睛的3点钟角度)的半径(r)坐标和角度(θ)坐标在角膜前表面上确定一给定点。存在第三空间(轴向)坐标-距离角膜前表面的深度(z)。图2示出了三维(3-D)柱坐标系，其用于确定距离二维(2-D)表面点Q为深度z处的角膜内的3-D点P。在图2中，深度(轴向坐标)z被示出为垂直向上增加，但在随后的图3中，z被示出为垂直向下增加。如本文所述，如在原位条件下存在的，人类角膜的纳米结构、微观结构和宏观结构以及性质被定义为处于天然存在的、正常的(即，未玻璃化的)体内条件。图3示出了人类角膜的示意性截面图，其上示出有结构特征的标识，该结构特征通常被组织(organized)在距离前角膜表面不同深度z的层中(图3上部)。中心角膜厚度大约是550μm，包括(从前表面行进至后表面，例如，从z＝0到z＝550μm)：1-泪膜-未在图3中示出，大约3μm厚；2-上皮-大约56μm的中央厚度；上皮通过基底膜(又称为角膜前基底膜)被固定至下面的角膜；上皮在非中心(r>0)的r,θ位置处具有在某一范围内的厚度，通常为40至70μm；3-Bowman层(又称为Bowman膜或前界层)-厚度大约15μm的非细胞层，其与上皮基底膜接触；通常被认为是基质的非细胞部分；4-基质-大约500μm的中央厚度；由角膜细胞构成；以及5-后部结构-Descemet膜、Dua层(未示出)以及内皮。为了本专利技术的目的，Bowman层被认为是前基质的非细胞部分。为了本公开内容的目的，对于专门旨在实质上(materially)受本文所述的处理所影响的角膜组织或其组成部分被指定为本专利技术的公开“目标(target)”，而其它(非目标的)角膜组织或其组成部分不旨在实质上受本文所述的处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物质组合物，包括下列成分的复合物：原位眼中天然存在的体内角膜；以及原位眼的体内角膜的所述天然存在的角膜基质组织内形成的至少一个体积的非天然存在的角膜基质组织；其中，所述至少一个体积的非天然存在的角膜基质组织的至少1％被玻璃化，由此将它的结构和性质从天然存在的结构和性质改变成非天然存在的玻璃状结构和性质；其中，所述至少一个体积的玻璃化的非天然存在的角膜基质组织在原位形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.12 US 61/903,2131.一种物质组合物，包括下列成分的复合物：原位眼中天然存在的体内角膜；以及原位眼的体内角膜的所述天然存在的角膜基质组织内形成的至少一个体积的非天然存在的角膜基质组织；其中，所述至少一个体积的非天然存在的角膜基质组织的至少1％被玻璃化，由此将它的结构和性质从天然存在的结构和性质改变成非天然存在的玻璃状结构和性质；其中，所述至少一个体积的玻璃化的非天然存在的角膜基质组织在原位形成。2.一种方法，包括：由原位眼的体内角膜基质组织引起光子能量的吸收、或声能的吸收或其组合，由此导致原位眼的体内角膜的所述体内角膜基质组织的至少一个受处理体积的至少1％被玻璃化，从而产生在原位眼的体内角膜的所述角膜基质组织内形成的玻璃化的角膜基质组织，所述玻璃化的角膜基质组织发生了结构和性质的改变，从天然存在的组织变化为非天然存在的玻璃状组织。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，原位眼的原位角膜的所述体内玻璃化的角膜基质组织具有不同于所述天然存在的组织的弹性模量性质，所述弹性模量性质的不同包括但不限于至少下列之一：轴向模量增加至少10％，其中，所述轴向模量从前基质到后基质穿过所述角膜，剪切模量增加至少10％，以及其组合。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述玻璃化通过提供下列改变来改善视力，所述改变是：改变至少一种角膜光学像差，其中，所述角膜像差包括至少一种下列像差：1)低阶像差，其中，所述低阶像差包括翻转、倾斜、散焦和散光中的至少一者；2)高阶像差，其中，所述高阶像差包括但不限于：球差、彗差、三叶差和次级散光；以及3)不能主要(即，至少51％)由高达且包括第8径向阶的Zernike多项式(和它们的系数)描述的像差。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述玻璃化通过补偿与年龄相关的聚焦功能障碍来改善视力，其中，对与年龄相关的聚焦功能障碍的所述补偿提供了至少一种下列情况：1)在包括近距离、中等距离和远距离在内的多种距离处的功能性同步视力；以及2)增加的景深；其中，功能性视力为Snellen表达方式中的20/40或更好，相当于0.3logMAR或更好，以及其中，近距离为40cm，中等距离为60到100cm，且远距离为至少300cm；以及其中，景深包括距离的范围，对于该距离而言视力是功能性的。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述玻璃化减慢至少一种下列情况的速率：近视进展；眼轴伸长进展；以及其任意组合；其中，与那些佩戴常规眼镜或单目软性接触镜的人相比，任何一种进展或两种进展减慢至少30％。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述玻璃化和视力改善导致了至少一种下列情况：视网膜上成像放大；视网膜上成像重新定位；以及其任意组合；其中，所述成像放大提供了重叠所述视网膜的功能性区域的视网膜成像，以及其中，所述视网膜上成像重新定位到重叠所述视网膜的功能性区域的至少一个优选的视网膜位置。8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述玻璃化导致至少一种下列情况的稳定或减少或其任意组合：天然存在的角膜扩张；医源性角膜扩张；以及其任意组合；其中，所述角膜扩张的减少包括由r,θ坐标界定的至少一个局部区域内的角膜曲率的至少一个局部变化，其中，角膜曲率的所述变化在0.10屈光度(D)到20D之间。9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述玻璃化导致至少一种下列情况的稳定或增加或其任意组合：并置的基质组织的粘连，包括但不限于角膜伤口愈合后；供体移植角膜基质组织或合成植入材料与并置的受体供体基质组织的粘连；其中，所述粘连增加至少10％。10.根据权利要求2所述的方法，还包括：通过外部应力使得原位眼的体内角膜的体内角膜基质组织的受处理体积致密化，其中，施加到所述角膜的所述前表面的所述外部应力与施加到原位眼的体内角膜的所述体内角膜基质组织的至少一个受处理体积的压力有关；其中，所述外部应力与在原位眼的体内角膜的体内角膜玻璃化嵌入式基质组织的至少一个受处理体积中的所述角膜基质的密度提高至少5％有关。11.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：以5℃每秒到20000℃每秒范围内的加热速率将原位眼的体内角膜的所述体内角膜基质组织加热到最高温度；在所述最高温度下继续加热原位眼的体内角膜的所述体内角膜基质组织一段时间，从而产生所述受处理体积内的所述玻璃化嵌入式基质组织，其中，所述最高温度在50℃到100°之间，所述一段时间超过0.02秒且少于2秒；其中，所述受处理体积是在所述最高温度Tmax到较低温度Tmax-5℃的温度范围内处理的所述加热影响区域内的角膜基质组织。12.一种系统，被配置成实施权利要求11所述的方法，所述系统包括：光致玻璃化装置，其中，所述光致玻璃化装置包括至少一个光子源；其中，所述至少一个光子源包括但不限于：至少一个激光源；至少一个强脉冲光源；或其任意组合；其中，所述光致玻璃化装置被配置成用于体内角膜光致玻璃化；其中，所述体内角膜光致玻璃化导致原位眼的体内角膜中体内角膜基质组织的至少一个受处理体积的至少1％玻璃化。13.根据权利要求12所述的系统，还被配置成通过下列方式改善视力：改变至少一种角膜光学像差，其中，所述角膜光学像差包括至少一种下列像差：1)低阶像差，其中，所述低阶像差包括翻转、倾斜、散焦和散光中的至少一个；2)高阶像差，其中，所述高阶像差包括但不限于：球差、彗差、三叶差和次级散光；以及3)不能主要(至少51％)由高达且包括第8径向阶的Zernike多项式(和它们的系数)描述的像差。14.根据权利要求12所述的系统，还被配置成补偿与年龄相关的聚焦功能障碍，其中，对与年龄相...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·瑟德阿瑞维克，M·贝里，D·F·赫勒，
申请(专利权)人：O·瑟德阿瑞维克，M·贝里，D·F·赫勒，
类型：发明
国别省市：美国;US