区域球差分布型散光矫正人工晶状体制造技术

本实用新型专利技术专利公开了一种区域球差分布型散光矫正人工晶状体。所述区域球差分布型散光矫正人工晶状体光学部分的一个面为散光面，另一面为实现球差矫正功能的非球面，该非球面球差在径向呈区域离散分布模式。本实用新型专利技术区域球差分布型散光矫正人工晶状体，散光面水平方向和竖直方向的光焦度之差是散光矫正型人工晶状体的柱镜度，同时散光面与非球面进行分离，易于球差的控制，球差径向分为三个不同的区域，每个区的球差分别设定为完全补偿角膜在小孔径（直径0~3mm的区域1）在中等孔径（直径3~4.5mm的区域2）以及在大孔径（孔径4.5~5.5mm的区域3）的球差，不同于传统散光矫正人工晶状体的是，本实用新型专利技术专利提出的散光矫正人工晶状体，在不同的角膜孔径范围内，即在明视觉，中等视觉以及暗视觉环境下，都能够实现对角膜球差的完美补偿，从而保证在不同视觉环境下的成像质量，避免了传统散光矫正人工晶状体无法同时兼顾小孔径和大孔径角膜情况下的视觉质量。基于人眼模型的调制传递函数计算表明，对于不同散光度数的角膜，这种区域球差分布型散光矫正人工晶状体，在0~6mm的孔径范围内都能保证视网膜的成像质量，极大地提高了视觉质量，最大的优势在于其视觉效果不依赖于角膜孔径大小，因此具有非常诱人的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
区域球差分布型散光矫正人工晶状体
本专利技术涉及一种新型的具有区域球差分布型散光矫正非球面人工晶状体（TIOL）。这种新型的人工晶状体，不仅可以补偿由人眼角膜带来的散光，同时，非球面球差的径向区域分布，可以保证在不同角膜孔径下的成像质量，从而最终实现人眼在明视、暗视以及中等视觉等情况下，视觉质量的稳定性，克服了传统散光晶状体在暗视环境下，视觉质量严重下降的问题。
技术介绍
白内障作为导致人致盲的主要原因，已经引起越来越多人的重视，随着人年龄的增长，人眼天然晶状体会逐渐变得模糊，甚至失去透光能力，最终导致人眼完全失去视觉功能。幸运地是，在很多情况下，眼睛晶状体可以通过手术移除或是植入人工晶状体，从而恢复眼睛的视力。摘除不透光的人眼晶状体，植入人工晶状体是恢复人眼视觉的最佳选择，自1949年英国首次使用硬PMMA材料制成的人工晶状体，成功的实现了晶状体置换手术，人工晶状体以及相应的手术技术得到了迅猛的发展，迄今为止，已经可以采用软性材料实现单焦点、折射、衍射多焦点以及散光矫正甚至变焦IOL，并在临床得到了成功的应用。人眼角膜在子午线上屈光能力不同，形成两条焦线的屈光状态称之为散光，竖直子午线和水平子午线相互垂直的散光称之为规则散光，约占散光的70%，散光两条互相垂直的子午线在光学上称为子午和弧矢方向，这两个方向之间的屈光度差值称为角膜的散光度数，一般在1D~3D之间。图1是人眼的屈光示意图，从光学的角度出发，人眼是由角膜a和晶状体b两个主要透镜组成的光学系统，瞳孔c是整个光学系统的孔径光阑，视网膜d是成像面，整个系统相当于浸泡在液体溶液中。角膜作为最主要的屈光元件，承担了眼睛三分之二以上的光焦度，晶状体承担余下的三分之一屈光度。人眼的角膜带有一定的正性球差，光线经过角膜中心区域和边缘区域的折光能力明显不同，中心区域的折光能力弱，边缘区域的折光能力较强，人眼的天然晶状体本身可以补偿角膜带来的正球差，使得眼睛的整体球差接近于零，因此，无论在明亮还是在暗视或者在夜晚，都具有很好的视觉效果。正常人眼的角膜的前后表面都近似于球面，水平方向和竖直方向，即子午和弧矢方向的半径是一致的，因此，角膜在水平和竖直两个方向的光焦度是基本相同的，一般情况下，两者的差值小于0.5D，然而，还有一类人群的角膜，竖直方向的半径较小，水平方向的半径较大，从而使得竖直方向的光焦度远大于水平方向的光焦度，形成比较严重的散光，导致无穷远的光线在视网膜上无法聚焦成清晰的像，影响人眼的视觉质量。对于在图1中典型眼睛的人工晶状体，无穷远物体的光线，以近乎平行光的方式投射到人眼上，经过角膜a，瞳孔b，以及人工晶状体c，最终成像在人眼的视网膜d上，沿竖直和水平方向的光线聚焦于视网膜上同一点，从而清晰成像，这是典型的正常人眼的工作方式，然而如果角膜存在一定的散光时（一般是前表面，规则散光），如图2所示，角膜的屈光度沿着角向是周期性分布的，90度方向和180度方向分别对应角膜屈光度的最小值和最大值，对于正常的人眼角膜，屈光度角向分布的等高线是圆形，即在各个方向上，角膜的屈光度是一致的，差值为零，由图还可以看出，角膜的屈光度沿径向的分布趋势是一致的，但随着瞳孔直径的增大，垂直两个方向的屈光度差值逐渐增大，这是典型的规则散光角膜的屈光度分布情况，即屈光度的最大和最小值在90度或者180度方向。当无穷远的平行光经过角膜后，由于垂直两个方向的光焦度不同，沿竖直（90度方向）和水平方向（180度方向）的光线在视网膜上会竖直或者水平拉长，难以形成清晰的点像，为了补偿由于角膜散光带来的成像质量的下降，具有散光补偿矫正功能的人工晶状体应运而生，由于要补偿角膜散光，这种晶状体竖直方向的光焦度小于水平方向的光焦度，这一点和人眼角膜的散光刚好相反，因此，将散光人工晶状体植入人眼后，角膜和人工晶状体在竖直方向的光焦度之和于水平方向的光焦度之和相等，实现了对人眼角膜散光的完美补偿，最终在视网膜上形成清晰的像。图3是一种典型的散光矫正人工晶状体的三维面形分布图，由图可以看出，整个面形分布和人眼角膜类似，90度（270度）方向分布陡峭，0度（180度）方向平缓，相应地，光焦度分布也是角向逐渐增大到减小，垂直两个方向光焦度的差值与角膜垂直两个方向屈光度差值相互对应。目前市面上常见的散光矫正人工晶状体，散光面负责矫正人眼角膜的散光，非球面带有单一的零球差或者一定负球差，用于补偿人眼角膜的正性球差，图4是人眼角膜球差随瞳孔径向分布图，可以看出人眼角膜球差的分布是随着瞳孔大小呈非线性增长的，传统的散光矫正人工晶状体通常按照某一球差值设计，例如，-0.2um或者-0.1um等等，这种类型散光人工晶状体的问题是，由于人眼的瞳孔大小是随着外界环境光照条件的变化而变化的，如果按照某一定值进行设计，在设计的瞳孔大小处，成像质量是可以保证的，但是一旦瞳孔大小发生变化，球差难免过补偿或者欠补偿，因此，成像质量会随着人眼瞳孔的大小进行变化，本专利技术专利根据人眼角膜球差的分布特点，提出了区域球差的概念，将人工晶状体沿径向分为至少三个区，每个区的球差设定为完全补偿3mm，4.5mm以及5.5mm人眼瞳孔直径下角膜的球差值，当然也可以设定为其它球差值，前提条件是能够保证人眼瞳孔大小变化时的成像质量。当人眼瞳孔大小随着周围光照情况发生变化的情况下，由于每一个区域的球差是补偿该区域对应的角膜的球差，因此，不存在过补偿或者欠补偿的情况，保证了人眼瞳孔变化时，人眼视觉质量的稳定性。本专利技术专利提出的散光人工晶状体是如下构造。光学元件的一面是散光面，另一面面为非球面。由于人眼角膜在一般情况下，竖直方向的光焦度大于水平方向的光焦度，为了补偿人眼角膜带来的散光，植入的散光人工晶状体的光焦度分布刚好和角膜的形成互补，最终在像面上，产生补偿散光的效果，因此，散光人工晶状体水平方向的光焦度大于竖直方向的光焦度，光焦度较大的是柱镜方向，较小的是主镜方向，在液体环境下，二者的差值为散光人工晶状体的柱镜度。垂直两个方向光焦度的平均值定义为散光人工晶状体的等效光焦度，类似于普通的非球面（球面）人工晶状体的屈光度。通常散光矫正人工晶状体屈光度的范围是大约5D到35D。柱镜度分为1.5D、3D、6D等不同大小。综上所述，基于区域球差的思路，本专利技术提出一种新型的带有区域球差分布型散光矫正型人工晶状体，这种新型的人工晶状体，不仅可以矫正由于人眼角膜垂直和水平两个方向屈光度差异造成的散光，大幅度地提高了人眼的视觉质量，更重要的是，根据人眼角膜球差的分布特点，创造性的提出区域球差匹配的想法，从根本上保证了人眼视觉质量随瞳孔变化的稳定性，是一种非常有商业前景的新型散光矫正型非球面人工晶状体。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种新型的人工晶状体。与目前市售的散光矫正型非球面人工晶状体相比，本专利技术新型的区域球差分布型散光矫正人工晶状体不仅能够大幅度地提高人眼在明视觉、暗视觉以及中间视觉情况下的成像质量，并能保证成像质量随瞳孔变化的稳定性，最终使相应的白内障患者获得更高的视觉质量。具体而言，本专利技术涉及以下多个方面的内容。1、一种具有区域球差分布型散光矫正人工晶状体，所述散光矫正型人工晶状体光学部分一个面是散光面，面形分布是复合曲面，相应地，另一个面的面形为区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种区域球差分布型散光矫正人工晶状体，其特征在于：所述散光矫正型人工晶状体光学部分一个面是散光面，面形分布是复合曲面，相应地，另一个面的面形为区域球差分布型非球面，其复合曲面的面形分布满足以下关系式：

【技术特征摘要】
1.一种区域球差分布型散光矫正人工晶状体，其特征在于：所述散光矫正型人工晶状体光学部分一个面是散光面，面形分布是复合曲面，相应地，另一个面的面形为区域球差分布型非球面，其复合曲面的面形分布满足以下关系式：其中Z为人工晶状体光学部的散光面在YZ平面上的曲线的表达式，cx和cy分别为散光面x方向和y方向曲率半径Rx,Ry的倒数，y为所述曲线上任何一点距横坐标轴（Z）的垂直距离，kx和ky分别为散光面x方向和y方向的二次曲面常数，kx<0，ky<0。2.根据权利要求1所述的区域球差分布型散光矫正人工晶状体，其特征在于：所述非球面的面形在二维直角坐标系平面（YZ）上的曲线满足以下非球面曲线表达式：其中Z(y)为人工晶状体光学部的非球面在YZ平面上的曲线的表达式，c为光学部球面曲率半径的倒数，k为非球面的二次曲面常数，k<0，y为所述曲线上任何一点距横坐标轴（Z）的垂直距离，A2i为非球面高次项系数。3.根据权利要求1所述的区域球差分布型散光矫正人工晶状体，其特征在于：所述人工晶状体的散光补偿功能由复合曲面结构实现，垂直两个方向的光焦度差值，即柱镜度在1D~6D之间，用以补偿人眼角膜散光0.7D~4.1D。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵龙，裴秀娟，田鹍鹏，姜坤妤，
申请(专利权)人：天津世纪康泰生物医学工程有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12