PL194024B1

PL194024B1 - Soczewka kontaktowa

Info

Publication number: PL194024B1
Application number: PL99346525A
Authority: PL
Inventors: David M. Lieberman; Jonathon Grierson
Original assignee: Scient Optics
Priority date: 1998-09-08
Filing date: 1999-09-08
Publication date: 2007-04-30
Also published as: MXPA01002418A; EP1112527A1; NO20011143D0; AU751084B2; NZ509941A; EP1112527A4; NO20011143L; WO2000014593A1; JP2002524770A; KR20010082196A; WO2000014593A9; CA2343202A1; IL141540A0; PL346525A1; US6340229B1; AU6031799A; KR100767491B1; BR9913774A

Abstract

1. Soczewka kontaktowa, majaca po- wierzchnie przednia i powierzchnie tylna z cen- tralna czescia optyczna oraz zewnetrzna ob- wodowa czesc rogówkowa, znamienna tym, ze zewnetrzna obwodowa czesc rogówkowa (34) ma powierzchnie tylna, która lezy nad ro- gówka i jest dopasowana do rogówki pod wzgledem nachylenia (a) rogówki wzglednie górnego lub dolnego znieksztalcenia (F, D) rogówki. PL PL PL

Description

Z opisów patentowych PL 184 804 i PL 185 924 jest znana soczewka kontaktowa, mająca powierzchnię przednią i powierzchnię tylną z centralną częścią optyczną oraz mająca zewnętrzną obwodową część rogówkową.

U trzydziestu do czterdziestu procent populacji ludzkiej, poniżej wieku 40 lat, rozwija się okulistyczny defekt załamywania się światła wymagający korekcji za pomocą okularów, soczewek kontaktowych, albo środkami chirurgicznymi. Defekty załamywania występują wtedy gdy główne elementy optyczne oka, rogówka i soczewka, nie potrafią odwzorować wejściowego światła bezpośrednio na siatkówce. Jeżeli odwzorowanie jest zogniskowane poza siatkówką, występuje wtedy nadwzroczność (dalekowidzenie). Siła ogniskująca oka, albo każdego z poszczególnych ocznych składników, jest mierzona w jednostkach nazywanych dioptriami.

Około 20% pacjentów poniżej 40 lat, posiadających wady wzroku, nie może nosić soczewek kontaktowych, ponieważ te soczewki kontaktowe nie są dopasowane (zostają wypierane i/lub są bardzo niewygodne), lub one nie są w stanie zapewnić niezbędnej korekcji optycznej, albo też z obu tych powodów razem. W dodatku, wielu pacjentów, którzy aktualnie noszą soczewki kontaktowe, nie jest zadowolonych z długości czasu, w którym oni mogą nosić swoje soczewki, i/lub nie jest zadowolonych z ostrości widzenia zapewnianej im przez ich soczewki kontaktowe.

Powyżej 40 lat, procent populacji wymagającej korekty wzroku gwałtownie wzrasta, ponieważ krystaliczna soczewka oka staje się stosunkowo mało elastyczna. Jakość błony łzowej obniża się i napotykane problemy związane z istniejącymi soczewkami kontaktowymi stają się dużo bardziej powszechne i ostre.

Standardowe soczewki kontaktowe mają symetrię obrotową i są sferyczne, ze sklepieniem odchodzącym od twardówki i spoczywającym na rogówce. Rogówka ludzkiego oka jest jednak powierzchnią „asymetryczną asferyczną”. „Asferyczna” - oznacza, że promień krzywizny nie jest stały wzdłuż rogówkowego „południka” („południk” mógłby być pomyślany jako uformowana krzywizna powstała przez przecięcie powierzchni rogówki płaszczyzną zawierającą oś źrenicy). W rzeczywistości krzywizna rogówki dąży progresywnie do spłaszczenia się, idąc od geometrycznego środka do obrzeża. „Asymetryczna” - oznacza, że południki rogówki nie wykazują symetrii względem ich środków. Stopień, w jakim rogówka jest asferyczną i/lub asymetryczna, zmienia się, i w zależności od pacjenta, i u tej samej osoby.

Tradycyjne systemy odwzorowywania topologii rogówki, takie jak PAR CTS, ustalają położenie linii widzenia i wtedy odwzorowują topologię powierzchni rogówki w dwuwymiarowej przestrzeni kartezjańskiej, to jest wzdłuż współrzędnych x i y prostopadłych do „linii widzenia”. Powstałe w ten sposób odwzorowanie topologiczne może być przez praktyka wykorzystywane do projektowania procedur chirurgicznych. „Linia widzenia” jest odcinkiem linii prostej, od punktu zamocowania do środka wejścia do źrenicy. Jak to zostało pełniej opisane w publikacji Mandell'a „Locating the Corneal Sighting Center From Videokeratography”, J. Refractive Surgery, V. 11, strony 253-259 (lipiec/sierpień 1995), promień światła, który jest skierowany na punkt znajdujący się w środku wejścia do źrenicy, wychodzący z punktu zamocowania, będzie załamywany przez rogówkę i ciecz wodnistą oka, i przejdzie przez odpowiadający mu punkt znajdujący się na rzeczywistej źrenicy osiągając w końcu siatkówkę.

Soczewka kontaktowa, mająca powierzchnię przednią i powierzchnię tylną z centralną częścią optyczną oraz zewnętrzną obwodową część rogówkową, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zewnętrzna obwodowa część rogówkowa ma powierzchnię tylną, która leży nad rogówką i jest dopasowana do rogówki pod względem nachylenia rogówki względnie górnego lub dolnego zniekształcenia rogówki.

Tylna powierzchnia zewnętrznej obwodowej części rogówkowej korzystnie jest ściśle dostosowana do przynajmniej jednego ze zniekształceń rogówki, górnego i dolnego.

Promieniowo wewnętrznie względem zewnętrznej obwodowej części rogówkowej znajduje się centralna część optyczna mającą środek optyczny, który znajduje się na linii przechodzącej przez najbardziej wysunięty do przodu punkt rogówki.

Centralna część optyczna posiada tylną powierzchnię leżącą nad rogówką, która to powierzchnia jest zbudowana z szacunkowym uwzględnieniem asymetryczności i asferyczności kształtu rogówki oraz jej nachylenia.

PL 194 024 B1

Centralna część optyczna posiada tylną powierzchnię leżącą nad rogówką i zawierającą cztery rozstawione kątowo łuki kołowe dostosowane ściśle do rogówki, przy czym tylna powierzchnia zmienia się łagodnie pomiędzy sąsiadującymi łukami.

Promieniowo wewnętrznie względem zewnętrznej obwodowej części rogówkowej znajduje się centralna część optyczna, posiadająca środek optyczny, który znajduje się na linii przechodzącej przez najbardziej wysunięty do przodu punkt rogówki.

Centralna część optyczna korzystnie posiada tylną powierzchnię leżącą nad rogówką, która to powierzchnia jest zbudowana z szacunkowym uwzględnieniem asymetryczności i asferyczności kształtu rogówki oraz jej nachylenia.

Soczewka kontaktowa korzystnie jest miękką soczewką kontaktową i zawiera obrzeże twardówkowe umiejscowione promieniowo na zewnątrz części rogówkowej.

Soczewka kontaktowa korzystnie jest wybrana z grupy soczewek kontaktowych, z których każda posiada różniące się oznaczenie dotyczące nachylenia rogówki, zawartego w jej obszarze przejściowym powierzchni tylnej, przy czym ta soczewka kontaktowa odpowiada takiej soczewce, w której nachylenie tylnej powierzchni rogówki odpowiada najściślej nachyleniu rogówki.

Część rogówkowa ma powierzchnię tylną, która leży nad rogówką i jest dostosowana do nachylenia rogówki występującego w statystycznie przeciętnej rogówce.

Promieniowo wewnętrznie względem części rogówkowej znajduje się centralna część optyczna, która posiada środek optyczny, znajdujący się na linii przechodzącej przez najbardziej wysunięty do przodu punkt rogówki.

Centralna część optyczna posiada tylną powierzchnię mającą kształt sferycznej miseczki uformowanej na osi, która ma nachylenie rogówki występujące w statystycznie przeciętnej rogówce.

Promień tylnej powierzchni centralnej części optycznej jest równy wartości, która jest najściślej dopasowana do statystycznie przeciętnej rogówki.

Centralna część optyczna soczewki według wynalazku posiada tylną powierzchnię mającą kształt sferycznej miseczki, której promień jest równy wartości najściślej dopasowanej do statystycznie przeciętnej rogówki, i posiada nachylenie, odpowiadające nachyleniu rogówki występującemu w statystycznie przeciętnej rogówce.

Środek optyczny centralnej części optycznej znajduje się na linii przechodzącej przez najbardziej wysunięty do przodu punkt rogówki, zaś tylna powierzchnia ma kształt sferycznej miseczki uformowanej na osi, która ma nachylenie rogówki występujące w statystycznie przeciętnej rogówce.

Soczewka kontaktowa według wynalazku bazuje na fakcie, że rogówka, u większości pacjentów, jest w sposób naturalny nachylona, w zmieniającym się stopniu, względem osi źrenicy i linii widzenia, w zależności od oka. Dodatkowo, stopień nachylenia poszczególnych rogówek zmienia się zależnie od średnicy, na której nachylenie jest mierzone. Ten stopień nachylenia jest wyznaczony przez przecięcie pomiędzy rogówką i twardówką (to jest podstawą rogówki), nachylone względem płaszczyzny odniesienia, która jest prostopadła do linii widzenia. Badania wykazały, że powieki, w miarę upływu czasu, powodują zniekształcenia kształtu rogówki. Charakterystyczne jest, że górna powieka powoduje spłaszczanie się wierzchu rogówki, podczas gdy dolna powieka powoduje obniżenie u spodu.

Soczewki sferyczne nie są dobierane do krzywizny i geometrii rogówki, i dlatego nie są dopasowywane we właściwy sposób. Ponadto, soczewki sferyczne nie biorą pod uwagę nachylenia rogówki, ani jej zniekształcenia. Bardziej nieregularna rogówka pacjenta powoduje gorsze dopasowanie, tak że około 20% pacjentów poniżej 40 lat nie jest w stanie nosić standardowych soczewek kontaktowych.

PL 194 024 B1

Tak zwane „miękkie” soczewki kontaktowe łagodziły niektóre problemy, których pacjenci doświadczali nie będąc w stanie nosić zwykłych soczewek kontaktowych, albo nie będąc w stanie ich nosić w odpowiednio długich okresach czasu, na skutek ich stosunkowo miękkich powierzchni, ale także na skutek ich giętkości, która pozwala na dostosowywanie się do nieco różniącego się kształtu oczu. Jednakże ta giętkość pozwała na wyginanie soczewki i dla bardziej ścisłego dostosowania do kształtu leżącej pod nimi rogówki, a to wyginanie soczewki skutkuje zmianami w sile soczewki.

Soczewka według wynalazku jest oparta na założeniu, że część miękkiej soczewki kontaktowej, która spoczywa na twardówce oka, ma niewielki wpływ na zniekształcenie soczewki z powodu ciągliwości przezroczystego materiału spojówki, który przykrywa twardówkę (białko oka). Natomiast zniekształcenie jest spowodowane głównie przez zewnętrzny obszar rogówki sąsiadujący z twardówką.

Soczewka kontaktowa według wynalazku uwzględnia naturalne nachylenie i zniekształcenie rogówki, i może być wytwarzana w sposób szybki i ekonomiczny, zapewniając wzrost ostrości widzenia uzyskany przez asferyczne i asymetryczne dopasowanie, i/lub dostosowanie ich do części rogówki nosiciela.

Te zalety soczewki według wynalazku wynikają z zastosowania informacji uzyskiwanych w wyniku modelowania powierzchni rogówki, oraz przez wykorzystywanie tych informacji przy projektowaniu soczewki kontaktowej, która uwzględnia miejscową geometrię rogówki, włączając w to nachylenie i zniekształcenie rogówki. W tańszej postaci alternatywnej soczewki według wynalazku, zewnętrzna obwodowa część rogówkowa jest zaprojektowana tak by dostosowana była do statystycznie przeciętnej rogówki. Centralna część optyczna może mieć toroidalną lub sferyczną powierzchnię tylną, w zależności od tego czy jest projektowana miękka soczewka dopasowana do indywidualnego życzenia klienta, czy też miękka soczewka tańsza.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z boku (to jest w płaszczyźnie Y-Z) soczewki kontaktowej według wynalazku, założonej na rogówce, fig. 2 - schematyczną ilustrację sposobu wytwarzania soczewki kontaktowej, fig. 3 - widok z góry chmury punktów uzyskiwanych metodą odwzorowania topograficznego, fig. 4 - schematyczny widok z góry chmury punktów, mającej wiele pasm połączonych przez miejsca danych, fig. 5 - widok perspektywiczny dopasowania powierzchni rogówki, ilustrujący sposób, w jaki są zbudowane krzywe charakterystyczne, fig. 6A - widok z góry modelu soczewki kontaktowej, fig. 6B - widok perspektywiczny, ilustrujący sposób budowy modelu soczewki kontaktowej z fig. 1, przy czym obrzeże twardówkowe zostało tu wyeliminowane dla wygody opisu, fig. 7 - widok z boku rogówki pacjenta, wygenerowany przez wspomagany komputerowo system projektowania, ilustrujący nachylenie rogówki, zniekształcenie spowodowane spłaszczeniem od góry, oraz zniekształcenie spowodowane obniżeniem u dołu, afig. 8 - widok w przekroju soczewki kontaktowej według wynalazku, w powiększeniu.

Na figurze 1 jest pokazana asymetryczna asferyczna soczewka kontaktowa 10 według wynalazku, umiejscowiona na oku 12 nosiciela. Oko zawiera nachyloną rogówkę 14 i twardówkę 16. Soczewka 10 ma zewnętrzną obwodową część rogówkową 34 i twardówkowe obrzeże 90, które zachodzi na część twardówki. Soczewka 10 jest miękką soczewką kontaktową. Twarda soczewka kontaktowa nie posiada obrzeża twardówkowego.

Proces technologiczny wytwarzania soczewki kontaktowej według wynalazku jest zilustrowany na schemacie blokowym przebiegu procesu technologicznego pokazanego na fig. 2. Proces technologiczny obejmuje system wychwytywania odwzorowania rogówki 610, program analizy wzniosu 620, wspomagany komputerowo system projektowania 630, interpretator poleceń 640, oraz system kształtowania soczewki 650. System wychwytywania odwzorowania rogówki 610, w powiązaniu z programem analizy wzniosu 620, generują trójwymiarową mapę topograficzną rogówki 14 pacjenta, do której jest dopasowywana soczewka kontaktowa. Wspomagany komputerowo system projektowania 630 jest stosowany jako pomoc przy redagowaniu lub modyfikacji danych topograficznych przed przesyłaniem tych danych do systemu kształtowania soczewki 650 za pośrednictwem interpretera poleceń 640. Interpretator poleceń 640 wykorzystuje dane topograficzne opisujące powierzchnię soczewki, podlegającą ukształtowaniu przez wspomagany komputerowo system projektowania 630, do generowania ciągu sygnałów sterowania/kontroli wymaganego przez system kształtowania soczewki 650. System kształtowania soczewki 650 odbiera z interpretatora poleceń 640 ciąg poleceń, które opisują przemieszczenia systemu kształtowania soczewki w układzie trójwymiarowym (może tu być użyty każdy układ współrzędnych, na przykład współrzędne kartezjańskie, promieniowe, lub sferyczne), przy kształtowaniu soczewki kontaktowej.

PL 194 024 B1

System wychwytywania odwzorowania rogówki 610 i program analizy wzniosu 620 są korzystnie częściami składowymi systemu topografii rogówki PAR^® („system PAR^®”), który jest dostępny zPAR Vision Systems (systemy wizyjne PAR). Program analizy wzniosu 620 jest programem informatycznym uruchamianym przez procesor, na przykład przez mikrokomputer PC kompatybilny z IBM™.

Program 620 generuje element trójwymiarowy (współrzędna Z reprezentuje odległość oddalenia od płaszczyzny odniesienia wewnątrz oka) dla każdego z licznych próbkowych punktów znajdujących się na powierzchni rogówki, namierzonych przez system 610. Każdy punkt jest zdefiniowany przez jego współrzędne X-Y jako odwzorowany w płaszczyźnie odniesienia, a jego współrzędna Z jest wyznaczana z jaskrawości tego punktu. Jedną z metod obliczania wzniosu każdego punktu, to jest współrzędnej Z, jest robienie tego przez porównywanie współrzędnych X-Y i wielkości jaskrawości, mierzonej od rogówki 14 pacjenta, ze współrzędnymi i jaskrawością jakiejś powierzchni odniesienia o znanym wzniesieniu, na przykład ze sferą o znanym promieniu. Wielkości odniesienia mogą być wcześniej wprowadzone do pamięci.

Wyjście końcowe z programu analizy wzniosu 620 daje zapis we współrzędnych X-Y-Z dla mnóstwa próbkowych punktów, znany jako chmura punktowa na powierzchni rogówki 14. Dla specjalistów w tej dziedzinie będzie oczywiste, że każdy sposób może być stosowany, który potrafi generować dane rogówki we współrzędnych X, Y, Z, dostarczające zarówno informacji o umiejscowieniu jak i o wzniesieniu, dla punktów znajdujących się na powierzchni rogówki, z wymaganą dokładnością. Wzalecanym przykładzie jest rozstawionych około 1500 punktów we wzorze sieciowym, jak jest to widoczne na płaszczyźnie X-Y, więc rzuty tych punktów na płaszczyznę odniesienia są oddalone od siebie o około 200 mikronów.

Dane we współrzędnych X-Y-Z, pochodzące z wyjścia programu analizy wzniosu 620, mogą być formatowane w każdą ilość dobrze znanych, specyficznych dla maszyny, formatów. W zalecanym przykładzie dane są sformatowane w format pliku wymiennych danych (DXF), czyli w przemysłowy format standardowy, który jest typowo używany do przenoszenia danych między programami aplikacyjnymi. Plik DXF jest plikiem danych ASII, który może być odczytywany przez większość wspomaganych komputerowo systemów projektowania.

Na figurach 3 i 4 jest przedstawiona chmura punktowa 100, jaka pojawiłaby się w widoku na płaszczyznę odniesienia wzdłuż osi Z (to jest rzutowanej na płaszczyznę X-Y). Każdy punkt odpowiada poszczególnemu miejscu znajdującemu się na rogówce pacjenta. Dane są zazwyczaj generowane z ograniczonego obszaru oka o wymiarach w przybliżeniu 10 mm x 10 mm. Może zatem tam się znajdować tak wiele rzędów miejsc danych, że ich ilość wynosi 50. Powierzchnia 108 (patrz fig. 5), która modeluje lub dopasowywuje topografię do powierzchni rogówki pacjenta, jest generowana przez wspomagany komputerowo system projektowania 630 z miejsc danych wygenerowanych przez program analizy wzniosu. W zalecanym przykładzie, wspomagany komputerowo system projektowania 630 jest programem Anvil 5000™, który jest dostępny z firmy Manufacturing Consulting Services of Scottsdale, Arizona.

Dopasowana do rogówki powierzchnia 108 jest korzystnie wytwarzana przy uprzednim wygenerowaniu licznych pasm 102, każde przechodzące przez liczne miejsca danych chmury punktowej 100. Generowanie pasm, które przecinają się z licznymi miejscami danych (to jest przechodzą przez punkty węzłowe), jest samo przez się znane specjalistom w tej dziedzinie i może być dokonywane przez program Anvil 5000™, skoro tylko dane wejściowe zostaną wprowadzone. W zalecanym przykładzie do generowania pasm jest zastosowana znana niewymierna jednorodna obwiedniowa formuła B, ale pasma te mogłyby też być generowane przez inne dobrze znane formuły matematyczne przeznaczone dla pasm, takie jak sześcienna formuła obwiedniowa, albo wymierna jednorodna obwiedniowa formuła B. Jak zilustrowano na fig. 4, w zalecanym przykładzie każde z pasm 102 leży na płaszczyźnie, która jest równoległa do osi X i Z, i obejmuje rząd punktów z chmury 100 na fig. 3.

Powierzchnia 108, która pasuje do powierzchni rogówki przebadanego oka, jest wtedy generowana z pasm 102. Jest pewna ilość dobrze znanych formuł matematycznych, które mogą być zastosowane do generowania powierzchni z licznych pasm 102. W zalecanym przykładzie jest zastosowane, do generowania powierzchni rogówki z pasm 102, dobrze znane równanie powierzchni typu NURB (Non-uniform Rational B-spline). W tym przykładzie są utworzone pasma 102 w ilości 50, ponieważ przebadany obszar oka jest w przybliżeniu o wielkości 10 mm x 10 mm. Jak zilustrowano na fig. 4, jest tam utworzony segment powierzchni skóry 104 z niewielką ilością (na przykład pięć) sąsiadujących ze sobą pasm. Sąsiadujące ze sobą segmenty powierzchni skóry 104 rozdziela wspólne graniczne pasmo. Tak więc, około dziesięciu segmentów powierzchni skóry jest wygenerowanych z chmury punk6

PL 194 024 B1 towej, i są wtedy scalane razem przez program Arwil 5000™ w sposób znany specjalistom, dla utworzenia jednej złożonej powierzchni 108.

Ani pierwotne miejsca danych, ani punkty węzłowe pasm 102 nie koniecznie leżą na powierzchni 108 z powodu matematycznego sposobu generowania powierzchni, wtedy gdy jest stosowane równanie powierzchni typu NURB. Jednakże powierzchnia 108 oznacza tamte punkty w granicach założonej wcześniej tolerancji.

Jest określany punkt wysokości na wygenerowanej powierzchni 108 pasującej do rogówki (to jest punkt posiadający największą wartość współrzędnej Z). Cylinder 106, o ustalonej wcześniej średnicy, jest wtedy rzutowany na powierzchnię 108 pasującą do rogówki wzdłuż osi, która jest równoległa do osi Z i przechodzi przez punkt wysokości. Cylinder 106 ma korzystnie średnicę od 8 mm do 9,5 mm, a zamknięty kontur uformowany przez wzajemne przecięcie się cylindra 106 z powierzchnią 108 jest, w płaszczyźnie X-Y, rzutem w postaci koła 106'. Na dopasowanej powierzchni 108 ten kontur definiuje zewnętrzny brzeg 26 części leżącej na rogówce, przewidzianej już do ukształtowania soczewki kontaktowej. Obrzeże twardówkowe 90 leży promieniowo na zewnątrz tego brzegu. Punkt wysokości rogówki, przy projektowaniu, będzie korzystnie położony na jednej linii ze środkiem części optycznej soczewki, ponieważ rogówka jest najbardziej symetryczna względem tego punktu i dlatego zapewnia dobrą optykę w tym punkcie.

Zewnętrzny brzeg 26 części soczewki kontaktowej leżącej na rogówce musi być tak wpasowany w chmurępunktową żeby powierzchnie soczewki mogły być formowane w oparciu o dane z pomiarów rogówki. Przy braku takich danych system projektowania 630 umiejscawia środek optyczny soczewki ponad punktem wysokości rogówki. Wspomagany komputerowo system projektowania 630 może wtedy przedstawić domyślnie koło 106' (w płaszczyźnie X-Y) w odniesieniu do chmury punktowej, na przykład na ekranie monitora, tak że operator może być upewniony, że koło 106' mieści się wewnątrz chmury punktowej. Dodatkowo, system 630 może być przygotowany do określania czy koło 106' zawiera się wewnątrz chmury punktowej 100 i czy zawiera się ono całkowicie w chmurze punktowej 100, i do przekazywania sygnału ostrzegawczego dla użytkownika, by tak manipulował kołem (to jest przemieszczał punkt środkowy i/lub zmieniał promień koła), żeby koło leżało wewnątrz chmury punktowej 100 wyznaczanej z danych rogówki. W najgorszym przypadku scenariusza, po to by zapewnić właściwe dopasowanie soczewki do rogówki pacjenta, oko powinno być ponownie przebadane, jeżeli dane pochodzące z badanego oka, będące do dyspozycji, są niewystarczające. Alternatywnie, może być wykonywany większy obszar chmury punktowej.

Należy zrozumieć, że koło 106' jest tylko kołem kiedy jest widoczne na płaszczyźnie X-Y (to jest patrząc wzdłuż osi Z). W rzeczywistości, obrzeże 26 jest eliptyczne i leży w płaszczyźnie, która jest nachylona względem płaszczyzny odniesienia. Linia prostopadła do tej nachylonej płaszczyzny, która przechodzi przez punkt wysokości będzie nazywana jako „lokalna oś Z”, a pochylenie płaszczyzny, nachylonej względem płaszczyzny odniesienia, będzie uważane za kąt nachylenia rogówki.

Figura 7 jest pionowym widokiem bocznym rzeczywistej rogówki pacjenta, jaki został wygenerowany przez wspomagany komputerowo system projektowania 630. Zwyczajem tutaj stosowanym określenie „widok boczny” oznacza widok, w którym powierzchnia najlepiej dopasowanej sfery jest odejmowana od rzeczywistych wartości na osi Z. Zatem w widoku pionowym odchylenia od powierzchni sferycznej są uwypuklane i są widoczne w skali wyolbrzymionej. Należy zauważyć, że rogówka wykazuje spłaszczeniowe zniekształcenie F u góry i zagłębieniowe zniekształcenie D u dołu. Średnica rogówki tego pacjenta, o wielkości 9 mm, wykazuje nachylenie osi X o wielkości około 1,30°, a nachylenie osi Y około 0,84°. Obecni wynalazcy odkryli, że nachylenie rogówki może się zmieniać u tej samej osoby zależnie od oka. Rogówka jest nachylona przeciętnie pod kątem od 2° do 3° zarówno względem osi X jak i Y. Zgłaszający udokumentowali kąt nachylenia o wielkości aż do 4°. Każda soczewka kontaktowa, która nie uwzględnia tego nachylenia lub zniekształcenia, nie ustawia w jednej linii części optycznej soczewki z rogówką we właściwy sposób, co skutkuje możliwością zredukowania ostrości widzenia.

Sama soczewka 10 może być rozważana jako mająca przednią powierzchnię 28, tylną powierzchnię 30, oraz zewnętrzne obrzeże twardówkowe 90. Powierzchnia przednia 28 i tylna 30 mają centralną część optyczną 32, rozmieszczoną promieniowo wewnątrz, zewnętrzną obwodową część rogówkową 34 oraz zewnętrzne obrzeże 26 (patrz fig. 6A i 6B) scalające się z obrzeżem twardówkowym (nie pokazanym na figurach 6A i 6B).Powierzchnia tylna części rogówkowej 34 jest dopasowana asymetrycznie i asferycznie do części rogówki, która leży pod obszarem przejściowym soczewki

PL 194 024 B1 (uwzględniając w tym nachylenie rogówki i jej zniekształcenie), kiedy soczewka jest noszona na oku nosiciela.

Centralna część optyczna 32 soczewki kontaktowej w zalecanym przykładzie ma wymiar średnicy w przybliżeniu od 7,0 mm do 7,5 mm. Środek geometryczny soczewki 52, to jest centralnej części 32 (a zatem i soczewki 10), jest korzystnie usytuowany nad punktem wysokości 18 rogówki.

Granica pomiędzy centralną częścią optyczną 32 i częścią rogówkową 34 jest konturem, który jest także nazywany ścieżką prowadzącą 50. Jest ona generowana przez rzutowanie cylindra o ustalonej wcześniej średnicy, wzdłuż lokalnej osi Z, to jest rzutowanie wzajemnego przecinania się. tego cylindra i powierzchni 108 dopasowanej do rogówki, co definiuje ścieżkę prowadzącą 50. W zalecanym przykładzie ścieżka prowadząca 50 ma średnicę o wielkości od 7,0 mm do 7,5mm, a najbardziej korzystnie jest gdy ma około 7mm. Obrzeże 26 posiada korzystnie średnicę zewnętrzną o wielkości od około8,5mm do 11 mm, a bardziej korzystnie jest, gdy ma od około 9mm do 9,5mm, po czym zaczyna się obrzeże twardówkowe 90.

Do uformowania powierzchni soczewki 10, w zalecanej bieżąco przykładowej postaci, jest najpierw zdefiniowana centralna część optyczna 32, a za nią część rogówkowa 34. Wkażdej z tych części 32, 34, jest definiowana najpierw powierzchnia tylna, a potem jest definiowana powierzchnia przednia. Dla miękkiej soczewki kontaktowej obrzeże twardówkowe jest wtedy definiowane jako obrzeże sferyczne, wyśrodkowane względem osi Z.

Teraz zostanie opisana technika generowania charakteryzujących krzywych znajdujących się na powierzchni 108, które będą użyteczne niżej. Jest tworzona płaszczyzna 110 która obejmuje lokalną oś Z (patrz fig. 5). Przecinanie się wzajemne pomiędzy płaszczyzną 110 i powierzchnią 108 definiuje pierwszą krzywą charakteryzującą 112. Płaszczyzna 110 jest wtedy obracana wokół lokalnej osi Z o regularne przedziały kątowe, na przykład z zachowaniem przyrostów co 5° wykazywanych przez linię 114, przy czym przecinanie się tej płaszczyzny z powierzchnią 108 definiuje drugą krzywą charakteryzującą 116, która na fig. 5 jest zilustrowana linią kreskową. Ten proces odbywa się przy ustalonych przyrostach przemieszczenia kątowego wokół lokalnej osi Z, na przykład co każde 5°, dopóki płaszczyzna 110 nie zatoczy kąta 360°, tak by utworzyć kompletny zestaw krzywych charakteryzujących, w tym przypadku siedemdziesiąt dwie (360° + 5°).

Nawiązując teraz do fig. 6A i 6B, centralna część optyczna 32 jest podzielona na cztery ćwiartki przez cztery łuki, 40, 42, 44, 46. Łuki 40-46 są dopasowane do krzywej charakteryzującej zdefiniowanej przez wzajemne przecinanie się płaszczyzny obejmującej lokalną oś Z z, leżącą pod nią, pasującą do rogówki powierzchnią soczewki 10, w sposób opisywany powyżej w odniesieniu do fig.5, z wyjątkiem tego, że kąt obrotu wynosi 90°. Każdy z łuków 40-46 rozpoczyna się przy wspólnym punkcie środkowym 52 i jest tak kształtowany by zapewnić najlepsze dopasowanie odpowiadającej mu krzywej charakteryzującej. Jak zilustrowano na fig. 6A i 6B, krzywa 112 odpowiada rozciągającej się promieniowo linii, widocznej jako biegnąca od góry na dół (to jest wzdłuż lokalnej osi Z), i jest stosowana do generowania łuku 42. Jak powinno być łatwe do wyobrażenia sobie, trzy punkty będą definiować łuk kołowy. W przykładzie zalecanym, tamte trzy punkty obejmują punkt środkowy 52, punkt 64, przy którym krzywa 112 przecina się wzajemnie ze ścieżką prowadzącą 50, oraz promieniowy punkt środkowy 62 krzywej 112 pomiędzy punktem środkowym 52 i ścieżką prowadzącą 50, jak pokazano w widoku zgóry. Pozostałe trzy łuki, 40, 42, 46, są generowane w podobny sposób z zachowaniem przedziałów co 90°. Powierzchnia tylna każdej wewnętrznej optycznej ćwiartki soczewki, w części środkowej 32 (to jest powierzchnia ograniczona przez 1/4 część ścieżki prowadzącej 50 i przez każdy z dwóch sąsiadujących ze sobą łuków: 40, 42, 42, 44, 44, 46, lub 46, 40) może być wygenerowana przez jakąkolwiek ze znanych zestawiających powierzchnię formuł, ponieważ obszary graniczne powierzchni zostały zdefiniowane. W zalecanym przykładzie, dobrze znaną formułę przedstawia wzór matematyczny Ax² + By² + Cz² + Dxy + Eyz + Fxz + Gx + Hy + Jz + K = 0, gdzie A, B, C, D, E, F, G,H, J, oraz K są stałymi, i ten wzór jest stosowany do generowania każdej ćwiartki w postaci powierzchni drugiego stopnia. Tylna powierzchnia jest zestawiana pomiędzy sąsiadującymi ze sobą łukami, na przykład od łuku 40, wzdłuż ścieżki prowadzącej 50, w kierunku do łuku 42. Byłoby to pomyślane jako interpolacja pomiędzy krzywymi 40 i 42, przeprowadzana na ciągu kołowych łuków, z których każdy przechodzi przez środek 52, oraz przez ścieżkę 50 w punktach, które zbliżają się stopniowo do końca tej ścieżki, każdy następny bardziej niż poprzedni. Tak więc, tylna ćwiartka optycznej powierzchni soczewki jest powierzchnią zestawioną, znaną w technice jako powierzchnia „powstała z krzywizn”. Pozostałe trzy ćwiartki powierzchniowe środkowej części soczewki, na tylnej powierzchni soczewki, są wtedy gene8

PL 194 024 B1 rowane w podobny sposób, i są zestawiane razem przy zachowaniu ich stanów powstałych w tych okolicznościach.

Generowanie powierzchni tylnej centralnej części optycznej 32 soczewki, jest sterowane przez topografię. Inaczej mówiąc, kształt tylnej powierzchni centralnej części optycznej 32 soczewki, jest zależny od kształtu leżącej pod nią części rogówki. Zatem, każdy miejscowy segment powierzchniowy na tylnej powierzchni, części optycznej soczewki, jest zgodny z kształtem odpowiedniej lokalnej części rogówki leżącej pod tym miejscowym segmentem powierzchniowym. Powierzchnia tylna, w strefie optycznej, jest zgodna z kształtem rogówki jako dopasowana kształtem przeciwstawnym do tej rogówki, ponieważ krzywe 112, 116, i tak dalej, są ściśle przybliżone przez łuki 40-46. Powierzchnia przednia jest formowana przez zestawianie jej w miejscach pomiędzy dwoma sąsiadującymi ze sobą łukami, posiadającymi określone w oparciu o wymaganą korekcję załamania promienie, przy zastosowaniu znanej procedury Zeiss'a dla zwykłej soczewki, jak jest to opisywane poniżej.

Przednia powierzchnia centralnej części optycznej 32 jest, korzystnie wytwarzana po wytworzeniu tylnej powierzchni. Przednia powierzchnia soczewki jest kształtowana tak, by zapewnić zalecaną optykę (na przykład jako sferyczna lub toroidalna). Jeżeli trzeba uformować powierzchnię toroidalną, przednia powierzchnia może być zestawiona przy wykorzystaniu znanej procedury Zeiss'a dla zwykłej soczewki, która jest tradycyjnie stosowana do kształtowania soczewki toroidalnej. Oczywiście, przedtem zanim przednia powierzchnia może być formowana, praktyk musi wpierw wprowadzić informację o załamaniu korekcyjnym wymaganym dla nosiciela. Ta informacja może być wprowadzona w sposób tradycyjny, tak żeby wspomagany komputerowo system projektowania 630 mógł użyć tej informacji do wyznaczenia kształtu przedniej powierzchni soczewki. Ponieważ każde dwa sąsiadujące ze sobą łuki są rozstawione z przedziałem kątowym 90°, procedura Zeiss'a dla zwykłej soczewki nie potrzebuje być modyfikowana. Przednia powierzchnia soczewki jest zatem formowana w oparciu o, i jest nakładająca się na, tylne łuki powierzchniowe, ale jest podniesiona z tylnych łuków powierzchniowych tak, by zapewniać korekcję załamania, a przy tym jednocześnie utrzymywać minimalną grubość soczewki.

Należy zauważyć, że nie jest potrzebne, by łuki 40-46 rozstawiać z przedziałami 90°, jest to robione tylko dla wygody, wtedy gdy jest stosowana procedura Zeiss'a dla zwykłej soczewki. Należy także zauważyć, że osie nie potrzebują być rozmieszczone osobno na równych promieniach co 180° iw większości przypadków nie są. Tak więc powierzchnie, przednia i tylna, soczewki są, dokładniej je opisując, jako posiadające wielotoroidalny kształt, ale, dla zachowania konsekwencji z obecną terminologią, przednia powierzchnia będzie też określana jako uformowana toroidalnie.

Teraz może być konstruowany kształt części rogówkowej 34 soczewki. Powierzchnia tylna zewnętrznej części brzegowej, korzystnie uformowana asymetrycznie i asferycznie, pasuje do kształtu leżącej pod nią rogówki, uwzględniając nachylenie rogówki i jej zniekształcenie. W części rogówkowej 34, krzywe takie jak 68, 70, są generowane w taki sam sposób jak krzywe 112, 116, za wyjątkiem tego, że odstęp pomiędzy krzywymi jest zredukowany do segmentów z kątami 5°, dla zmniejszenia wielkości obszaru powierzchniowego zawartego w każdym segmencie takim jak 66, tak żeby kształt wynikowy tylnej powierzchni soczewki był dopasowany do rzeczywistego kształtu rogówki w największym możliwym stopniu. Każdy segment 66 jest ograniczony w kierunku promieniowym przez ścieżkę prowadzącą50 i przez podstawę 26, oraz jest ograniczony w kierunku obwodowym przez pierwsze pasmo 68 i drugie pasmo 70, które to pasma wyznaczają odcinki krzywych charakteryzujących, leżące pomiędzy ścieżką 50 i podstawą 26. Pasma 68, 70 są wyprowadzonymi matematycznie krzywymi, które są oparte na danych topograficznych reprezentatywnych dla pasującej do rogówki powierzchni 108, tak że tylna powierzchnia soczewki pasuje kształtem do leżącej pod nią rogówki. Segmenty 66 tylnej powierzchni soczewki, rozmieszczone pomiędzy podstawą 26 i ścieżką prowadzącą 50, są tak zestawiane by formowały wygładzoną krzywą powierzchnię siatkową pomiędzy podstawą 26 i ścieżką prowadzącą 50.

Przednia powierzchnia części rogówkowej 34 nie musi być kształtowana tak, żeby zapewniała soczewce właściwości optyczne, ponieważ jest ona zlokalizowana na zewnątrz optycznej strefy soczewki kontaktowej. Zatem przednia powierzchnia może być ukształtowana jako łagodne, symetryczne lub niesymetryczne, przejście w twardówkowe obrzeże 90. Oczywiście, grubość minimalna brzegu, która występuje przy podstawie soczewki, jest zależna od materiału soczewki i nie może być zbyt mała ze względu na potrzebę minimalizacji ryzyka pękania soczewki.

Twardówkowe obrzeże 90 odchodzi od brzegu podstawy 26 części soczewki 10 leżącej nad rogówką. Jest ono zaprojektowane tak by posiadało tylną powierzchnię sferyczną symetryczną względem osi Z i żeby było dopasowane do przeciętnej twardówki. Dane definiujące kształt twardówkowego obrzePL 194 024 B1 ża 90 są wprowadzane do pamięci, dla wykorzystania ich przez wspomagany komputerowo system projektowania 630, który scala je gładko w część rogówkową 34, znajdującą się przy podstawie 26.

Dane dotyczące powierzchni soczewki, zarówno dla strony tylnej jak i dla strony przedniej, pochodzące ze wspomaganego komputerowo systemu projektowania 630, są teraz wdrażane do interpretera poleceń 640.

W tym przykładzie, wspomagany komputerowo system projektowania 630 będzie generował korespondencyjny plik opisujący kompletną powierzchnię, włączając w to powierzchnie, tylną i przednią, oraz powierzchnie opaski brzegowej soczewki. Plik korespondencyjny wtedy przechodzi do interpretera poleceń 640. W ten sposób powierzchnie, tylna i przednia, oraz powierzchnie opaski brzegowej soczewki, są kształtowane zgodnie z informacjami pochodzącymi z interpretera poleceń.

Interpreter poleceń 640 odbiera plik korespondencyjny, który obejmuje dane opisujące powierzchnię, podlegającej kształtowaniu soczewki, we współrzędnych X-Y-Z, i generuje sekwencję poleceń, które sterują systemem kształtowania soczewki 650. Interpreter poleceń 640 przyjmie dane we współrzędnych X-Y-Z ze wspomaganego komputerowo systemu projektowania 630 i używa tych danych do generowania sygnałów sterowania potrzebnych do sterowania systemem kształtowania soczewki 650, formuje soczewkę jako powstającą z półwyrobu soczewki, albo poprzez zdefiniowanie kształtu odpowiednich form odlewniczych. Interpreter poleceń 640 jest przystosowany do systemu kształtowania soczewki 650, a obie jednostki są na ogół dostępne u producentów systemu kształtowania soczewki 650.

Figura 8 jest widokiem bocznym przekroju soczewki 10 według wynalazku. Soczewka posiada część spłaszczoną F i część zagłębioną D, dostosowujące ją do zniekształceń rogówki.

Miękkie soczewki kontaktowe są typowo wykonywane przez odlewanie odśrodkowe, formowanie prasowaniem lub formowanie skrawaniem na tokarce, a na rynku są dostępne systemy wykonawcze służące do wdrażania tych procesów technologicznych, oraz do wykonywania niezbędnych form odlewniczych, i tym podobnych. Interpreter 640 dostarcza danych i/lub poleceń w formie użytecznej dla takich systemów.

Soczewki kontaktowe według wynalazku są wykonywane bez ograniczania ich kształtów, z różnorodnych materiałów dostępnych na rynku, i obejmują miękkie soczewki kontaktowe wykonywane z polimerów hydrofilowych (na przykład z hydrożeli) i z polimetakrylami metylu, twarde soczewki kontaktowe, oraz takie, które mogłyby być rozważane jako pośrednie pomiędzy twardymi i miękkimi.

Powyżej zostały opisane wysokojakościowe, wykonywane na zamówienia, soczewki kontaktowe oraz procesy technologiczne ich wytwarzania. Zewnętrzna obwodowa część rogówkowa, której tylna powierzchnia dostosowywuje się ściśle do leżącej pod nią części rogówki, uwzględnia nachylenie rogówki i jej górne i dolne zniekształcenie. Na obszarze rogówkowym jest wsparta centralna część optyczna, która przewiduje uwzględnienie asymetrycznego i asferycznego kształtu rogówki oraz jej nachylenia, i posiada swój środek optyczny ustawiony w linii z punktem wysokości rogówki. W wyniku takiej konstrukcji jest uzyskiwana ścisła zgodność pomiędzy rogówką i soczewką, więc nie występuje tam nadmierne zniekształcanie soczewki w trakcie noszenia, co w konsekwencji zapewnia siłę optyczną.

Soczewka według wynalazku może być stosowana w mniej kosztownej konstrukcji soczewkowej. Na przykład, część rogówkowa nie potrzebuje być specjalnie dostosowywana do oka indywidualnego pacjenta, ale może być przewidywana w wielu różnych rozmiarach i odpowiadająca różnym nachyleniom i zniekształceniom rogówki. Nawet ta prostsza konstrukcja jest przydatna do projektowania dla statystycznie przeciętnej rogówki. W tych tańszych konstrukcjach powierzchnia tylna centralnej części optycznej może być projektowana jako segment sferyczny lub miseczka, statystycznie przeciętnie odchylona względem osi Z, z promieniem dopasowanym do kształtu typowej powierzchni rogówkowej. W soczewkach, w których jest stosowana statystycznie przeciętna część rogówkowa, promień może być także promieniem statystycznie przeciętnym.

Claims

1. Soczewka kontaktowa, mająca powierzchnię przednią i powierzchnię tylną z centralną częścią optyczną oraz zewnętrzną obwodową część rogówkową, znamienna tym, że zewnętrzna obwodowa część rogówkowa (34) ma powierzchnię tylną, która leży nad rogówką i jest dopasowana do

PL 194 024 B1 rogówki pod względem nachylenia (a) rogówki względnie górnego lub dolnego zniekształcenia (F, D) rogówki.

2. Soczewka kontaktowa według zastrz. 1, znamienna tym, że tylna powierzchnia zewnętrznej obwodowej części rogówkowej (34) jest ściśle dostosowana do przynajmniej jednego ze zniekształceń (F, D) rogówki, górnego i dolnego.

3. Soczewka kontaktowa według zastrz. 2, znamienna tym, że promieniowo wewnętrznie względem zewnętrznej obwodowej części rogówkowej (34) znajduje się centralna część optyczna (32) mającą środek optyczny, który znajduje się na linii przechodzącej przez najbardziej wysunięty do przodu punkt rogówki.

4. Soczewka kontaktowa według zastrz. 3, znamienna tym, że centralna część optyczna (32) posiada tylną powierzchnię leżącą nad rogówką, która to powierzchnia jest zbudowana z szacunkowym uwzględnieniem asymetryczności i asferyczności kształtu rogówki oraz jej nachylenia.

5. Soczewka kontaktowa według zastrz. 3, znamienna tym, że centralna część optyczna (32) posiada tylną powierzchnię leżącą nad rogówką i zawierającą cztery rozstawione kątowo łuki kołowe dostosowane ściśle do rogówki, przy czym tylna powierzchnia zmienia się łagodnie pomiędzy sąsiadującymi łukami. ,

6. Soczewka kontaktowa według zastrz. 1, znamienna tym, że promieniowo wewnętrznie względem zewnętrznej obwodowej części rogówkowej (34) znajduje się centralna część optyczna (32), posiadająca środek optyczny,który znajduje się na linii przechodzącej przez najbardziej wysunięty do przodu punkt rogówki.

7. Soczewka kontaktowa według zastrz. 6, znamienna tym, że centralna część optyczna (32) posiada tylną powierzchnię leżącą nad rogówką, która to powierzchnia jest zbudowana z szacunkowym uwzględnieniem asymetryczności i asferyczności kształtu rogówki oraz jej nachylenia.

8. Soczewka kontaktowa według zastrz. 6, znamienna tym, że centralna część optyczna (32) posiada tylną powierzchnię leżącą nad rogówką i zawierającą cztery rozstawione kątowo łuki kołowe dostosowane ściśle do rogówki, przy czym tylnapowierzchnia zmienia się łagodnie pomiędzy sąsiadującymi łukami.

9. Soczewka kontaktowa według zastrz. 1, znamienna tym, że promieniowo wewnętrznie względem zewnętrznej obwodowej części rogówkowej (34) znajduje się centralna część optyczna (32), posiadająca środek optyczny, który znajduje się na linii przechodzącej przez najbardziej wysunięty do przodu punkt rogówki.

10. Soczewka kontaktowa według zastrz. 9, znamienna tym, że centralna część optyczna (32) posiada tylną powierzchnię leżącą nad rogówką i zawierającą cztery rozstawione kątowo łuki kołowe dostosowane ściśle do rogówki, przy czym tylna powierzchnia zmienia się łagodnie pomiędzy sąsiadującymi łukami.

11. Soczewka kontaktowa według zastrz. 1albo 10, znamienna tym, że jest miękką soczewką kontaktową i zawiera obrzeże twardówkowe (90) umiejscowione promieniowo na zewnątrz części rogówkowej (34).

12. Soczewka kontaktowa według zastrz. 1, znamienna tym, że jest wybrana z grupy soczewek kontaktowych, z których każda posiada różniące się oznaczenie dotyczące nachylenia rogówki, zawartego w jej obszarze przejściowym powierzchni tylnej, przy czym ta soczewka kontaktowa odpowiada takiej soczewce, w której nachylenie tylnej powierzchni rogówki odpowiada najściślej nachyleniu rogówki.

13. Soczewka kontaktowa według zastrz. 1, znamienna tym, że część rogówkowa (34) ma powierzchnię tylną, która leży nad rogówką i jest dostosowana do nachylenia rogówki występującego w statystycznie przeciętnej rogówce.

14. Soczewka kontaktowa według zastrz. 12 albo 13, znamienna tym, że promieniowo wewnętrznie względem części rogówkowej (34) znajduje się centralna część optyczna (32), która posiada środek optyczny, znajdujący się na linii przechodzącej przez najbardziej wysunięty do przodu punkt rogówki.

15. Soczewka kontaktowa według zastrz. 14, znamienna tym, że centralna część optyczna (32) posiada tylną powierzchnię mającą kształt sferycznej miseczki uformowanej na osi, która ma nachylenie rogówki występujące w statystycznie przeciętnej rogówce.

16. Soczewka kontaktowa według zastrz. 15, znamienna tym, że promień tylnej powierzchni centralnej części optycznej (32) jest równy wartości, która jest najściślej dopasowana do statystycznie przeciętnej rogówki.

PL 194 024 B1

17. Soczewka kontaktowa według zastrz. 14, znamienna tym, że centralna część optyczna (32) posiada tylną powierzchnię mającą kształt sferycznej miseczki, której promień jest równy wartości najściślej dopasowanej do statystycznie przeciętnej rogówki.

18. Soczewka kontaktowa według zastrz. 1, znamienna tym, że centralna część optyczna (32), która posiada nachylenie, odpowiadające nachyleniu rogówki występującemu w statystycznie przeciętnej rogówce, przy czym centralna część optyczna (32) posiada środek optyczny, znajdujący się na linii przechodzącej przez najbardziej wysunięty do przodu punkt rogówki, zaś tylna powierzchnia ma kształt sferycznej miseczki uformowanej na osi, która ma nachylenie rogówki występujące w statystycznie przeciętnej rogówce.

19. Soczewka kontaktowa według zastrz. 18, znamienna tym, że promień tylnej powierzchni centralnej części optycznej (32) jest równy wartości, która jest najściślej dopasowana do statystycznie przeciętnej rogówki.