用于角膜激光治疗的球面像差参数的优化

摘要

一种用于确定角膜激光治疗的球面像差参数以便治疗老视的方法，所述方法可以包括进行瞳孔测量以便测量患者的从明视觉直径到中间视觉直径的各种不同的实际瞳孔直径。还可以测量患者的实际瞳孔中心。所测量的瞳孔直径和瞳孔中心可以用于为患者的眼睛定制球面像差参数，以用于改善治疗后的视觉结果。

权利要求

1.一种用于角膜激光治疗的球面像差参数的优化的设备，所述设备包括：对经受角膜激光治疗的患者进行瞳孔测量以便测量相应的瞳孔直径的单元，所述瞳孔直径包括中间视觉直径、普通光直径、阅读调节直径和明视觉直径；

计算所述球面像差的外直径的单元，所述外直径大于所述中间视觉直径；

计算与所述球面像差的幅度相关联的所述球面像差的内直径的单元，所述内直径与所述明视觉直径相对应；

根据引起近视的屈光计算所述球面像差的幅度的单元；

计算所述球面像差的从所述明视觉直径延伸到所述普通光直径的斜率的单元；以及使用计算出的包括所述外直径、所述内直径、所述幅度、和所述斜率的球面像差，对所述患者进行所述角膜激光治疗的单元。

2.如权利要求1所述的设备，其中，对经受角膜激光治疗的患者进行瞳孔测量以便测量相应的瞳孔直径的单元进一步包括确定所述瞳孔的瞳孔中心的单元，并且所述设备进一步包括：

基于所述瞳孔中心计算所述球面像差的中心的单元。

3.如权利要求1所述的设备，其中，所述角膜激光治疗是老视治疗。

4.如权利要求1所述的设备，其中，使用激光辅助原位角膜磨削术(LASIK)来进行所述角膜激光治疗。

5.如权利要求1所述的设备，其中，计算所述球面像差的从所述明视觉直径延伸到所述普通光直径的斜率的单元包括将多个高阶球面像差相加的单元。

6.一种用于角膜激光治疗的球面像差参数的优化的激光参数系统，所述激光参数系统包括：

处理器，所述处理器访问存储指令的存储介质，所述指令可由所述处理器执行用于：接收经受角膜激光治疗的患者的瞳孔测量数据，所述瞳孔测量数据包括相应的瞳孔直径，所述瞳孔直径包括中间视觉直径、普通光直径、阅读调节直径和明视觉直径；

计算所述球面像差的外直径，所述外直径大于所述中间视觉直径；

计算与所述球面像差的幅度相关联的所述球面像差的内直径，所述内直径与所述明视觉直径相对应；

根据引起近视的屈光计算所述球面像差的幅度；

计算所述球面像差的从所述明视觉直径延伸到所述普通光直径的斜率；以及使用计算出的包括所述外直径、所述内直径、所述幅度和所述斜率的球面像差对所述患者进行所述角膜激光治疗。

7.如权利要求6所述的激光参数系统，其中，所述瞳孔测量数据进一步包括所述瞳孔的瞳孔中心，并且其中，所述指令进一步可执行用于：基于所述瞳孔中心计算所述球面像差的中心。

8.如权利要求6所述的激光参数系统，其中，所述角膜激光治疗是老视治疗。

9.如权利要求6所述的激光参数系统，其中，使用激光辅助原位角膜磨削术(LASIK)来进行所述角膜激光治疗。

10.如权利要求6所述的激光参数系统，其中，用于计算所述球面像差的斜率的指令包括使多个高阶球面像差相加的指令。

说明书

用于角膜激光治疗的球面像差参数的优化

技术领域

[0001] 本披露涉及眼科手术、更具体地涉及用于角膜激光治疗的球面像差参数的优化。

背景技术

[0002] 人眼包括旨在将进入眼睛瞳孔的光聚焦到视网膜上的角膜和晶状体。然而，眼睛可能展现出各种不同的屈光不正，这些屈光不正导致光不能适当地聚焦在视网膜上、并且
可能使视敏度降低。眼睛像差的范围可以从导致近视、远视、或规则散光的相对简单的球镜
误差和柱镜误差到可能导致例如人视觉中的光晕和刺眼的更加复杂的屈光不正。

[0003] 多年来已经开发了许多干预措施来矫正各种不同的眼睛像差。这些干预措施包括眼镜、隐形眼镜、角膜屈光手术(例如激光辅助原位角膜磨削术(LASIK)或角膜移植术)、以
及人工晶状体(IOL)。完善地建立了用于治疗近视、远视、和散光的球柱眼镜和隐形眼镜的
诊断和规范。一些基于外科手术的技术(例如重塑角膜的LASIK)被广泛使用、并且可以得到
良好的矫正结果、但是可能不能如所希望的被预测。具体地，用于老视的LASIK对于不同的
患者可能导致不同的结果，这是不令人期望的。

发明内容

[0004] 一方面，披露了一种方法，用于角膜激光治疗的球面像差参数优化。所述方法可以包括在经受角膜激光治疗的患者上进行瞳孔测量以便测量相应的瞳孔直径，所述瞳孔直径
包括中间视觉直径、普通光直径、阅读调节直径、和明视觉直径。所述方法还可以包括计算
所述球面像差的外直径，所述外直径大于所述中间视觉直径；计算与所述球面像差的幅度
相关联的所述球面像差的内直径，所述内直径与所述明视觉直径相对应；根据引起近视的
屈光计算所述球面像差的幅度；以及计算所述球面像差从所述明视觉直径延伸到所述普通
光直径的斜率。所述方法可以进一步包括使用计算出的包括所述外直径、所述内直径、所述
幅度、和所述斜率的球面像差，对所述患者进行所述角膜激光治疗。

[0005] 在所述方法的所披露的实施例的任一个中，进行瞳孔测量可以进一步包括确定所述瞳孔的瞳孔中心，同时所述方法可以进一步包括基于所述瞳孔中心计算所述球面像差的
中心。

[0006] 在所述方法的所披露的实施例的任一个中，角膜激光治疗可以是老视治疗。

[0007] 在所述方法的所披露的实施例的任一个中，可以使用激光辅助原位角膜磨削术(LASIK)来进行所述角膜激光治疗。

[0008] 在所述方法的所披露的实施例的任一个中，计算所述球面像差的斜率可以包括将多个高阶球面像差相加。

[0009] 另一方面，披露了一种用于角膜激光治疗的球面像差参数优化的激光参数系统。所述激光参数系统可以包括处理器，所述处理器访问存储指令的存储介质，所述指令可由
所述处理器执行。在所述激光参数系统中，所述指令可以由所述处理器可执行用于接收经
受角膜激光治疗的患者的瞳孔测量数据，所述瞳孔测量数据包括相应的瞳孔直径，所述瞳
孔直径包括中间视觉直径、普通光直径、阅读调节直径、和明视觉直径。所述指令可以进一
步被执行用于：计算所述球面像差的外直径，所述外直径大于所述中间视觉直径；计算与所
述球面像差的幅度相关联的所述球面像差的内直径，所述内直径与所述明视觉直径相对
应；根据引起近视的屈光计算所述球面像差的幅度；以及计算所述球面像差从所述明视觉
直径延伸到所述普通光直径的斜率。使用计算出的包括所述外直径、所述内直径、所述幅
度、和所述斜率的球面像差，所述指令可以被执行用于对所述患者进行所述角膜激光治疗。

[0010] 在所述激光参数系统的所披露的实施例的任一个中，所述瞳孔测量数据可以进一步包括所述瞳孔的瞳孔中心，同时所述指令可以进一步被执行用于基于所述瞳孔中心计算
所述球面像差的中心。

[0011] 在所述激光参数系统的所披露的实施例的任一个中，角膜激光治疗可以是老视治疗。

[0012] 在所述激光参数系统的所披露的实施例的任一个中，可以使用激光辅助原位角膜磨削术(LASIK)来进行所述角膜激光治疗。

[0013] 在所述激光参数系统的所披露的实施例的任一个中，用于计算所述球面像差的斜率的指令可以包括使多个高阶球面像差相加的指令。

[0014] 其他所披露的方面包括一种光学测量仪器，例如用于进行瞳孔测量的光学测量仪器。另一方面，所述光学测量仪器可以被整合到用于进行角膜激光治疗的激光系统(例如
LASIK系统)内。所述激光参数系统可以与所述光学测量仪器、所述激光系统、或两者整合在
一起。

附图说明

[0015] 为了更加全面地理解本发明以及其特征和优点，现在结合附图来参考以下描述，在附图中：

[0016] 图1描绘了角膜的球面像差；

[0017] 图2描绘了具有角膜的球面像差的角膜和瞳孔尺寸；

[0018] 图3是激光参数系统的选定元件的框图；并且

[0019] 图4是用于优化角膜激光治疗的球面像差参数的方法的选定元件的流程图。

具体实施方式

[0020] 在以下说明中，通过举例的方式阐述了细节以便于讨论所披露的主题。然而，本领域普通技术人员应了解的是，所披露的实施例是示例性的而不是所有可能的实施例的穷
举。

[0021] 在整个本披露中，连字符形式的附图标记是指元件的具体实例，而无连字符形式的附图标记概括性地或共同地指元件。因此，例如(未在附图中示出)，装置“12‑1”是指装置
类别的实例，所述装置类别可以共同地称为装置“12”，并且所述装置类别中的任一者可以
概括地称为装置“12”。在附图和说明中，相似的附图标记旨在表示相似的元件。

[0022] 如上所述，已经开发了各种不同的眼科技术来矫正眼睛像差以便改善患者的视力。最近，LASIK已经通过使用角膜的球面像差产生屈光来被用于矫正老视。使用球面像差
来矫正老视可能导致屈光性近视，尤其是当眼睛被调整用于阅读时，其中调节反射包括瞳
孔缩小或收缩到明视觉状态。对于所有其他的瞳孔尺寸，眼睛应该是屈光正常的，并且具体
地主视眼应尽可能地是屈光正常的。

[0023] 另外，众所周知，不同的个体具有不同的瞳孔参数，例如明视觉直径、中间视觉直径、以及瞳孔中心距角膜中心、虹膜中心、或眼睛视轴的偏心。然而，计算角膜的球面像差来
矫正老视的现有方法不考虑瞳孔在不同照明条件下的尺寸和偏心的生物计量变化。其结果
是，LASIK的进行角膜的球面像差的结果可能导致实现减小的屈光目标、不同程度的视敏度
(用于视近和视远)、以及某些不令人期望的视觉副作用(例如星芒、光晕等等)。

[0024] 如将进一步详细描述的，本披露的发明人已经开发了一种用于角膜激光治疗的球面像差参数优化的方法，所述方法使所应用的球面像差的幅度、斜率、和直径与患者瞳孔的
实际物理尺寸相匹配。本文披露的用于角膜激光治疗的球面像差参数优化的方法可以通过
改善患者的视敏度结果来相应地改善老视激光治疗(例如LASIK)。本文披露的用于角膜激
光治疗的球面像差参数优化的方法还可以降低或消除不期望的视觉副作用。

[0025] 现在参考附图，图1展示了角膜100的球面像差的实施例的绘图。图1是出于描述性目的的示意图、并且没有按比例或透视性地绘制。在角膜100的球面像差中，光轴106表示人
眼的光轴，而参考轮廓102可以表示球形表面。另外，角膜前轮廓104可以表示相对于参考轮
廓102示出的角膜表面处的球面像差。例如，当进行角膜激光治疗时，角膜前轮廓104可以描
绘角膜的所得球面像差。图1还示出了光线108，所述光线描绘了光是如何被预期地沿落在
光轴106上的不同点进行聚焦的。例如，这些点可以被选择成与各种不同的光学条件下的视
网膜的定位相对应，以便促进视敏度。以此方式，可以形成角膜前轮廓104以创建入射光线
(未示出)的屈光变化，所述屈光变化将产生期望的视敏度。虽然角膜前轮廓104被示出为截
面轮廓，但是将理解的是，可以围绕光轴106应用圆对称以便以三维方式表示角膜前轮廓
104。应注意，在各种不同的实施例中，角膜前轮廓104可以进一步包括某些非对称的特征。

[0026] 如前所述，可以使用球面像差参数来计算角膜前轮廓104。然后，基于球面像差参数，可以使用激光治疗(例如LASIK)在角膜中创建角膜前轮廓104。以此方式，可以治疗各种
不同的视力情况并且可以获得改善的视敏度。例如，可以使用角膜前轮廓104来治疗由与年
龄相关的晶状体(未示出)调节弱化所致的老视。

[0027] 现在参考图2，展示了具有球面像差的角膜和瞳孔尺寸200的实施例的绘图。图2是出于描述性目的的示意图、并且没有按比例或透视性地绘制。在图2的顶部处，对角膜202的
绘图包括直径变化的瞳孔表示，所述瞳孔包括叠加示出的明视觉瞳孔203、阅读调节瞳孔
204、普通光瞳孔205、和中间视觉瞳孔206。在图2的底部处，常规的球面像差210以及优化的
球面像差212被示出为沿与瞳孔直径对应的任意水平轴线的曲线。常规的球面像差210的幅
度以及优化的球面像差212的幅度还被示出为任意比例、并且预期与图1中示出的角膜前轮
廓102类似。

[0028] 在图2中，中间视觉瞳孔206对应于暗照明条件(例如月光)下的瞳孔直径，而明视觉瞳孔203对应于亮照明条件(例如室外日光)下的瞳孔直径。相应地，普通光瞳孔205对应
于室内照明条件(例如办公室或工作环境)下的瞳孔直径。另外，阅读调节瞳孔204对应于当
以相对近的距离阅读时调节反射过程中的瞳孔直径。当患者具有老视时，瞳孔可以继续变
窄成为阅读调节瞳孔204，但是眼睛的晶状体(未示出)在阅读时可能不再能够聚焦。

[0029] 在图2中，常规的球面像差210展示了当在角膜激光治疗过程中被应用的眼睛的球面像差与瞳孔的实际直径不匹配时的各种不同的情况。典型地，如所示出地形成常规的球
面像差210，其呈与正弦波类似的一般形式。虽然常规的球面像差210被示出为具有各种不
同的尺寸和位置，然而包括各种不同的瞳孔直径的角膜202在图2中保持固定，将理解的是，
常规的球面像差210展示了与各种不同的瞳孔直径的相对错配，表示当瞳孔直径因患者不
同而有所不同时相同的错配。

[0030] 在图2中，常规的球面像差210‑1没有延伸到中间视觉瞳孔206的直径，并且因此在常规的球面像差210‑1之外的一些光将进入瞳孔。其结果是，常规的球面像差210‑1可能造
成不期望的视觉副作用，例如星芒、光晕等等。进一步地，常规的球面像差210‑2没有关于角
膜202或所示出的不同瞳孔直径中的任一者居中，这可能是由造成瞳孔质心偏移的虹膜或
瞳孔中的偏心引起的。相应地，常规的球面像差210‑2也可能造成不期望的视觉副作用，例
如星芒、光晕等等。接下来，常规的球面像差210‑3居中并且没有延伸超过中间视觉瞳孔206
的直径。然而，常规的球面像差210‑3在幅度或斜率方面没有优化以在阅读调节瞳孔204的
面积上提供充分的屈光。其结果是，常规的球面像差210‑3不适合有效地治疗老视、并且在
应用时可能没有引起令人期望的临床结果，因为仅一小部分像差处于创造足够的屈光以便
在阅读调节瞳孔204内具有近视的幅度中。最后，常规的球面像差210‑4居中并且没有延伸
超过中间视觉瞳孔206的直径、并且在与阅读调节瞳孔204相对应的面积具有更大的幅度。
然而，常规的球面像差210‑4的斜率延伸穿过中间视觉瞳孔206，并且其结果是，展现的屈光
将取决于瞳孔直径，所述瞳孔直径的范围在日间曝光的过程中发生极大变化。因此，常规的
球面像差210‑4将导致宽泛变化的视敏度，所述视敏度因患者的不同而明显地不同，这是不
令人期望的。

[0031] 在图2中，优化的球面像差212描绘了已经针对角膜202内所描绘的不同瞳孔直径进行了优化以便治疗老视的球面像差。具体地，优化的球面像差212沿恰超出中间视觉瞳孔
206的瞳孔直径的直径延伸、并且居中在瞳孔中心上。另外，优化的球面像差212具有的幅度
214与阅读调节瞳孔204的整个瞳孔直径上的近视的屈光相对应，这对于消除老视是有效
的。同样地，优化的球面像差212具有的斜率216相对于普通光瞳孔205与明视觉瞳孔203之
间的瞳孔直径是优化的。例如，还可以通过将附加的高阶球面像差相加以计算优化的球面
像差212来使斜率216形成为急剧下降。因为优化的球面像差212是使用患者眼睛的实际测
量值产生的，优化的球面像差212将会导致更精确地矫正不同患者的老视、并且将被定制以
便为每个单独的患者提供最佳的结果。

[0032] 现在参考图3，呈现了展示激光参数系统300的实施例的选定元件的框图。激光参数系统300可以能够对用于角膜激光治疗的球面像差参数进行优化，如本文披露的。在某些
实施例中，激光参数系统300可以被整合、或联接至激光治疗系统(例如LASIK系统)。例如，
激光参数系统300可以用于产生优化的球面像差212或将其应用于激光治疗，如本文所描述
的。

[0033] 在图3中描绘的实施例中，激光参数系统300包括处理器301，所述处理器经由共享总线302联接至被共同地识别为存储器310的存储介质。如图3中所描绘的激光治疗系统300
进一步包括可以与各种不同的外部实体(例如激光治疗系统、瞳孔测量系统等装置)接合的
通信接口320。在一些实施例中，通信接口320可操作用于使激光参数系统300能够连接至网
络(在图3中未示出)。在实施例中，如图3中所描绘的，激光参数系统300包括将共享总线302
或另一个总线连接至一个或多个显示器的输出端口的显示界面304。

[0034] 在图3中，存储器310包含永久性和易失性介质、固定的和可移除的介质、以及磁性介质和半导体介质。存储器310可操作用于存储指令、数据、或两者。如所示出的存储器310
包括指令集或指令序列，即，操作系统312和球面像差优化器314。操作系统312可以是UNIX
或类UNIX的操作系统、 系列操作系统、或另一种适合的操作系统。球面像差优
化器314可以执行本文描述的各种方法和计算中的任一项。

[0035] 现在参考图4，用于角膜激光治疗的球面像差参数优化的方法400的实施例的选定元件的流程图。应注意，方法400中描述的某些操作可以是可选的、或者可以在不同的实施
例中重新安排。可以使用光学测量仪器(未示出)、例如用于进行瞳孔测量的光学测量仪器
执行方法400。在某些实施例中，光学测量仪器可以被整合在用于进行角膜激光治疗的激光
系统内。

[0036] 方法400可以在步骤402处通过在经受角膜激光治疗的患者上进行瞳孔测量以确定相应的瞳孔直径来开始，所述瞳孔直径包括中间视觉直径、普通光直径、阅读调节直径、
和明视觉直径。在步骤404处，进行瞳孔测量以测量瞳孔的瞳孔中心。在步骤406处，计算球
面像差的外直径，所述外直径大于中间视觉直径。在步骤408处，计算与球面像差的幅度相
关联的内直径，所述内直径与明视觉直径相对应。在步骤410处，根据引起近视的屈光计算
球面像差的幅度。在步骤412处，计算球面像差从明视觉直径延伸到普通光直径的斜率。在
一些实施例中，计算球面像差的斜率包括将附加球面像差相加。在步骤412处，可以与普通
光瞳孔205相对应的期望屈光目标、以及针对阅读调节瞳孔204的期望近视感应为目的。在
步骤414处，基于瞳孔中心计算球面像差的中心。在步骤416处，使用计算出的包括外直径、
内直径、幅度、和斜率的球面像差，对患者进行角膜激光治疗。可以使用LASIK治疗进行角膜
激光治疗。角膜激光治疗可以被应用于治疗老视，根据本文描述的方法。

[0037] 如本文披露的，用于确定角膜激光治疗的球面像差参数以便治疗老视的方法可以包括进行瞳孔测量以便测量患者的从明视觉直径到中间视觉直径的各种不同的实际瞳孔
直径。还可以测量患者的实际瞳孔中心。所测量的瞳孔直径和瞳孔中心可以用于为患者的
眼睛定制球面像差参数，以用于改善治疗后的视觉结果。

[0038] 以上披露的主题应认为是说明性而非限制性的，并且所附权利要求旨在覆盖所有此类修改、增强、以及落入本披露的真实精神和范围内的其他实施例。因此，在法律允许的
最大程度上，本披露的范围将由对以下权利要求及其等效物的最宽允许解释来确定并且不
应受限于或局限于上述详细说明。