Способ лечения пресбиопии
Группа изобретений относится к медицине. Способ определения паттерна абляции роговицы для лечения пресбиопии человеческого глаза включает: определение ненулевого значения индуцированной аберрации для пресбиопического человеческого глаза; и применение процесса трассировки лучей для определения паттерна абляции роговицы, определяющего объем ткани роговицы, при удалении которого из глаза, глаз сохраняет определенное значение индуцированной аберрации. При этом определение ненулевого значения индуцированной аберрации включает введение в модель глаза фокусирующей трубки выбранного диаметра и длины; процесс трассировки лучей выполняют с использованием данных измерений предоперационной рефракции глаза, предоперационной аберрации глаза, топографии роговицы глаза, одного или более оптико-геометрических параметров глаза и одного или более параметров, относящихся к зрачку; и процесс трассировки лучей используют для определения паттерна абляции роговицы для получения фокусирующей трубки. Способ лечения пресбиопии человеческого глаза включает дополнительный этап - перемещение точки фокусировки лазерного излучения над облучаемой поверхностью ткани роговицы глаза для удаления ткани роговицы в соответствии с определенным паттерном абляции. Способ создания управляющей программы для офтальмологической лазерной аппаратуры, при этом управляющая программа содержит команды, выполнение которых с помощью управляющего компьютера аппаратуры позволяет управлять оптической системой аппаратуры с целью перемещения сфокусированного лазерного излучения в пределах цели. Применение данной группы изобретений позволит улучшить по меньшей мере одно из следующего: зрения на малом расстоянии и дальнего зрения. 4 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Данное изобретение относится к способам восстановления формы роговицы человеческого глаза с целью лечения пресбиопии.
Наиболее распространенным способом устранения дефектов зрения человеческого глаза (таких как, например, близорукость, дальнозоркость или астигматизм) является LASIK (Laser in situ Keratomileusis). LASIK является способом, при котором в роговице вырезается небольшая круглая крышка, при этом круглая крышка остается шарнирно соединенной с окружающей тканью роговицы таким образом, что круглую крышку можно отогнуть в сторону для получения доступа к областям нижележащих тканей роговицы, причем круглая крышка может быть отогнута назад после завершения процесса абляции, выполненного с помощью ультрафиолетового лазерного излучения на областях открытой ткани. В смежных областях техники круглую крышку обычно называют лоскутом. Удаление вещества стромы роговицы посредством процесса абляции приводит к изменению формы передней поверхности роговицы после того, как был отогнут лоскут. Изменение формы передней поверхности роговицы приводит к различным рефракционным изменениям роговицы и, следовательно, системы формирования изображения глаза в целом. Приемлемое определение паттерна абляции гарантирует, что первоначальный визуальный дефект по меньшей мере заметно ослабляется, а в лучшем случае практически полностью устраняется.
В контексте данного описания изобретения далее по тексту предполагается, что квалифицированному читателю хорошо знаком способ LASIK.
Пресбиопия является хорошо изученным явлением, вызванным старением. Пресбиопия вызывается потерей эластичности и/или за счет изменения ядра хрусталика человеческого глаза таким образом, что амплитуда аккомодации глаза снижается по мере старения пациента. Это приводит к потере остроты зрения при рассмотрении предметов, находящихся вблизи.
С помощью традиционной медицины пресбиопию можно лечить с помощью очков с мультифокальными линзами (так называемыми мультифокалами). Также в данной области техники хорошо известен способ хирургической операции на пресбиопическом глазе по имплантации интраокулярной линзы (ИОЛ) с мультифокальными характеристиками.
В области офтальмологической рефракционной хирургии трассировка лучей является методом, который в последнее время привлекает повышенное внимание. Трассировка лучей может использоваться для определения паттерна абляции, определяющего объем ткани роговицы, которая будет удалена в процессе лазерно-хирургической операции по изменению формы передней поверхности роговицы с целью уменьшения аберраций глаза (визуальные дефекты). Как правило, трассировка лучей основывается на модели глаза (например, Гульстранда, Наварро, Лиу и Бренана, Эмсли и др.) в совокупности с данными измерений для конкретного глаза, на котором осуществляется лечение, при этом данные измерений могут относиться к передней и/или задней поверхности роговицы, глубине передней камеры глаза, размерам хрусталика, передней и/или задней поверхности хрусталика, длине глаза, данным, относящимся к сетчатке, и измеренному волновому фронту глаза в целом.
Паттерн абляции, полученный с помощью трассировки лучей, является индивидуальным для глаза пациента и может использоваться для управления системой восстановления формы роговицы глаза пациента, при этом системой управляют с помощью компьютера, запрограммированного соответствующим образом.
Варианты реализации данного изобретения предназначены для осуществления способа восстановления формы роговицы глаза пациента-человека с целью лечения пресбиопии. В контексте данной заявки лечение пресбиопии означает, что с помощью лечения достигают улучшения по меньшей мере одного из следующего: зрения на малом расстоянии и дальнего зрения пациента.
В одном из аспектов данного изобретения представлен способ определения паттерна абляции роговицы для лечения пресбиопии глаза человека, включающий: определение ненулевого значения индуцированной аберрации для пресбиопического человеческого глаза; и использование процесса трассировки лучей для определения паттерна абляции роговицы, определяющего объем ткани роговицы, при удалении которого из глаза, глаз сохраняет определенное значение индуцированной аберрации.
В другом аспекте данного изобретения представлен способ лечения пресбиопии человеческого глаза, включающий: определение ненулевого значения индуцированной аберрации для глаза; использование процесса трассировки лучей для определения значения паттерна абляции роговицы, определяющего объем ткани роговицы, при удалении которого из глаза, глаз сохраняет определенное значение индуцированной аберрации; и перемещение точки фокусировки лазерного излучения в пределах облучаемой поверхности ткани роговицы глаза для удаления ткани роговицы в соответствии с определенным паттерном абляции.
В еще одном аспекте данного изобретения представлен способ создания управляющей программы для лазерной офтальмологической аппаратуры, при этом управляющая программа содержит команды, выполнение которых с помощью управляющего компьютера аппаратуры позволяет управлять оптической системой аппаратуры с целью перемещения сфокусированного лазерного излучения в пределах цели, причем способ включает следующие этапы: определение ненулевого значения индуцированной аберрации для пресбиопического глаза человека; использование процесса трассировки лучей для определения значения паттерна абляции роговицы, определяющего объем ткани роговицы, при удалении которого из глаза глаз сохраняет определенное значение индуцированной аберрации; и создание команд для компьютерной программы в соответствии с определенным паттерном абляции.
В еще одном аспекте данного изобретения представлен компьютерный программный продукт, содержащий команды, выполнение которых с помощью компьютера приводит к: использованию процесса трассировки лучей для определения паттерна абляции роговицы, определяющего объем ткани роговицы, при удалении которого из пресбиопического глаза человека глаз сохраняет с заданное ненулевое значение индуцированной аберрации; и управлению лазерным устройством для выполнения абляции на глазе в соответствии с определенным паттерном абляции.
В некоторых вариантах реализации изобретения индуцированная аберрация включает по меньшей мере одно из следующего: дисторсия, сферическая аберрация, кома и астигматизм. В некоторых вариантах реализации изобретения индуцированные аберрации включают еще и аберрацию высшего порядка.
В некоторых вариантах реализации изобретения процесс трассировки лучей выполняется с использованием данных измерений для одного или более из следующего: предоперационной рефракции глаза, предоперационной аберрации глаза, топографии роговицы глаза, одного или более оптико-геометрических параметров глаза, одного или более параметров, относящихся к зрачку.
В вариантах реализации данного изобретения индуцированная аберрация эффективна при увеличении глубины резкости глаза примерно на 1-3 диоптрии. В зависимости от конкретной реализации индуцированная аберрация является эффективной для увеличения глубины резкости глаза примерно на 2 диоптрии.
Данное изобретение также включает систему для восстановления формы роговицы глаза пациента с целью лечения пресбиопии, причем система содержит источник для испускания лазерного излучения со свойствами излучения подходящими для абляции роговицы глаза; оптические компоненты для наведения и фокусировки испускаемого лазерного излучения на роговицу; а также компьютер для управления оптическими компонентами в соответствии с паттерном абляции, определяющим объем ткани роговицы, подвергающейся абляции, при этом паттерн абляции получают на основе заданного значения по меньшей мере одного из следующего: дисторсии, сферической аберрации, комы и астигматизма, которое будет иметь глаз после лечения глаза с помощью абляции в соответствии с паттерном абляции.
Введение некоторого значения дисторсии, сферической аберрации и/или комы и астигматизма означает, что, преднамеренно, глаз демонстрирует продольное распределение фокусных расстояний после процесса абляции. Вместо определения паттерна абляции, который приводит к одной точке фокусировки в или вблизи сетчатки глаза, с помощью вариантов реализации изобретения достигается диапазон изменения фокусного расстояния, вытянутый в направлении оптической оси глаза, причем в данном диапазоне размеры фокуса меньше заранее определенного максимального значения. Данный диапазон изменения фокусного расстояния может называться "фокусирующей трубкой".
Согласно вариантам реализации данного изобретения паттерн абляции определяется для отдельного глаза пациента, и абляция выполняется в соответствии с определенным паттерном абляции с помощью распространенного способа LASIK. Таким образом можно достичь оптимального компромисса между остротой зрения и глубиной резкости. Это достигается путем преднамеренного индуцирования с помощью рефракционной лазерной хирургии, определенных значений аберрации для глаза, при этом аберрация включает по меньшей мере: дисторсию, сферическую аберрацию, кому и/или астигматизм. В соответствии с вариантами реализации данного изобретения в дополнение к вышеупомянутым типам аберраций низшего порядка могут индуцироваться аберрации высшего порядка (АВП).
Например, суммарный зрительный комфорт пациента можно улучшить путем принятия потери остроты зрения примерно 0,8 (ОЗ) в отношении одного глаза и, одновременно, повышая глубину резкости примерно на 1-3 диоптрии. Это может привести к общему улучшению остроты зрения (для обоих глаз) около 40%.
В соответствии с вариантами реализации изобретения зависимость между остротой зрения и глубиной резкости используется таким образом, что точно определенное значение дисторсии, сферической аберрации и/или комы (также дополнительно посредством АВП) ведется с целью лечения пресбиопии, т. е. с целью добиться увеличения глубины резкости и, в частности, для улучшения зрения в ближнем диапазоне. Рассчитанный паттерн абляции может учитывать будущие потенциальные изменения значения пресбиопии соответствующего глаза.
Кроме того, могут использоваться взаимная корреляция между комой и астигматизмом и/или дисторсией и сферической аберрацией, поскольку они часто компенсируют друг друга.
Определение паттерна абляции и, таким образом, формирование фокусирующей трубки выполняется следующим образом. Как указано выше, на основе параметров отдельных глаз больного формируется индивидуальная модель глаза пациента. Данная процедура известна в данной области техники. Фокусирующая трубка выбранного диаметра и длины вводится в отдельную модель глаза. Метод трассировки лучей используется для определения фокусирующей трубки на основе выбора дисторсии, сферической аберрации, комы и астигматизма. Путем расчета параметры изменяются до получения подходящей длины фокусирующей трубки, причем диаметр фокусирующей трубки получается таким, при котором достигают желаемой глубины резкости.
В нормальном глазу, в идеале, свет фокусируется таким образом, чтобы резкое изображение формировалось в слое фоторецепторов сетчатки. Следовательно, геометрически фокус должен располагаться непосредственно перед этим слоем и, в процессе аккомодации оптическая сила перемещается назад и вперед, для того, чтобы сфокусироваться на объектах, которые расположены на разных расстояниях.
В человеческом глазе обычно используются два различных механизма аккомодации в ближней зоне, а именно, аккомодация и псевдоаккомодация. Аккомодация является активным изменением формы хрусталика. Как правило, в течение жизни способность хрусталика деформироваться снижается до 0 диоптрий в возрасте около 50 лет. Псевдоаккомодация возникает как следствие эффектов точечного отверстия (глубина резкости), но также обусловлена аберрациями высокого порядка (АВП) в роговице и в хрусталике. При фиксации объекта в ближней зоне зрачок становится меньше, а из-за сферических аберраций (вытянутая роговица, состарившийся хрусталик) глаз становится в некоторой степени близоруким и, таким образом, пациент может улучшить остроту зрения в ближней зоне. Эффект, полученный благодаря вариантам реализации данного изобретения, может быть понятен в смысле псевдоаккомодации. Значения улучшенной аккомодации находится в диапазоне от 1 до 3 диоптрий. На основе предварительно измеренных оптических аберраций глаза пациента, при наличии показаний, включая АВП, рассчитывают паттерн абляции с помощью трассировки лучей и смешивания определенных значений дисторсии, сферической аберрации, астигматизма, комы таким образом, что по согласованию с пациентом можно достичь компромисса. Данного компромисса достигают за счет улучшенной псевдоаккомодации за счет незначительного снижения остроты зрения (ОЗ). В особых случаях благодаря использованию адаптивной оптики для проверки восприятия отдельного пациента можно достичь оптимального компромисса.
Сразу после вычисления паттерна абляции, как описано выше, глаз пациента можно лечить с помощью широко известных LASIK-технологий или ФРК (фоторефракционной кератэктомии).
В соответствии с вариантом реализации данного изобретения паттерн абляции определяется также на основе следующих измеренных параметров, а именно предоперационной рефракции (сфера и цилиндр), томографии роговицы (с использованием, например, WaveLight Oculyzer), предоперационной аберрации (с использованием, например, WaveLight Analyzer), геометрических данных глаза (длина глазного яблока, толщина хрусталика), данные зрачка (мезопический и фотопический зрачок, рефлекс аккомодации).
С помощью вышеописанной технологии реализован план, который может использоваться офтальмологом и пациентом, при этом используется предоперационная адаптивная оптика, оптимальный компромисс между глубиной резкости (в диоптриях) и некоторой потерей остроты зрения или расстояния. Для достижения примерно двух диоптрий псевдоаккомодации "длина" фокусирующей трубки (длина Рэлея) составляет около 1,2 мм.
Адаптивная оптика для изучения зрительных функций описана в статье Austin Roorda, Journal of Vision (2011) 11(5): 6, 1-21.
Острота зрения при комбинированном астигматизме и коме изучаются de Gracia, P., Dorronsoro, C., Marin, G., Hernandez, M., & Marcos, S. (2011). Visual acuity under combined astigmatism and coma: Optical and neural adaptation effects. Journal of Vision, 11(2): 5, 1-11.
Rocha, Vabre, Chateau, and Krueger описывают расширение глубины резкости путем изменения аберраций высшего порядка, вызванных адаптивной оптикой визуального симулятора в J Cataract Refract Surg 2009; 35: 1885-1892.
Ниже описаны система и способ по данному изобретению применительно к проиллюстрированным на чертежах вариантам реализации изобретения.
На Фиг. 1
схематически проиллюстрирована система для восстановления формы роговицы;
На Фиг. 2А
в развернутом виде проиллюстрировано фокусирование света в человеческом глазе вблизи сетчатки; и
На Фиг. 2В проиллюстрирована фокусирующая трубка вблизи сетчатки, полученная в соответствии с вариантами реализации данного изобретения.
В соответствии с Фиг. 1, система 10 для восстановления формы роговицы глаза пациента 12 для лечения пресбиопии состоит из лазерного устройства 14, управляющего компьютера 18 и памяти 20, которые соединены как проиллюстрировано в примере. Лазерное устройство 14 содержит источник лазерного излучения 22, сканер 24, одно или более оптических зеркал 26 и фокусирующий объектив 28, которые соединены как показано в примере. В памяти 20 храниться компьютерная программа для управления оптическими средствами, в частности, источником лазерного излучения 22, сканером 24, одним или более оптическими зеркалами 26 и фокусирующим объективом 28.
С помощью источника лазерного излучения 22 генерируется лазерное излучение 36, которое с помощью управления компьютером 18 направляется и фокусируется на роговице глаза 12. Сканирование выполняется, например, в соответствии с технологией LASIK c целью абляции ткани роговицы для изменения формы роговицы. Паттерн абляции хранится в программе 34 и с помощью компьютера 18 с целью лечения, в данном случае пресбиопии, управляют сфокусированным лазерным излучением 36' на глазе в соответствии с паттерном абляции. Как правило, источником лазерного излучения является эксимерный лазер.
Компьютерная программа 34, хранящаяся в памяти 20, среди прочего, содержит паттерн абляции, определяющий ткань роговицы для абляции (удаления) из роговицы 12.
Паттерн абляции формируется первым значением измерения по меньшей мере следующих параметров глаза, на котором осуществляется лечение: предоперационной рефракции (сфера и цилиндр), томографии роговицы, с использованием, например, WaveLight Oculyzer, предоперационной аберрации с использованием, например, WaveLight Analyzer, геометрических данных глаза (длина глазного яблока, толщина хрусталика), данные зрачка (мезопический и фотопический зрачок, рефлекс аккомодации).
На основе таких данных измерений, в основном известными в данной области техники, с помощью метода трассировки лучей для каждого из глаз пациента рассчитывается паттерн абляции. В соответствии с вариантами реализации данного изобретения, только один глаз пациента лечат с помощью описанного способа, в то время как другой глаз могут лечить с помощью другого способа.
В соответствии с данным вариантом реализации изобретения паттерн абляции не рассчитывают таким образом, чтобы окончательные свойства глаза, полученные после рефракционной хирургии, были как можно ближе к идеальному глазу. Скорее, преднамеренно, паттерн абляции рассчитывают таким образом, чтобы, как описано выше, в роговице остались определенные аберрации. Паттерн абляции является таким, чтобы после абляции оптические свойства глаза включали заданное значение дисторсии и/или сферической аберрации и/или комы, и/или астигматизма. В зависимости от данных измерений глаза паттерн абляции может быть рассчитан таким образом, что после операции также остаются аберрации высокого порядка (АВП). Таким образом рассчитывается паттерн абляции, используемый в системе на Фиг.1 для осуществления абляции роговицы 12.
На Фиг. 2А и 2В проиллюстрирован эффект, достигаемый при использовании вышеописанных способов индуцирования заданного значения аберрации в пресбиопическом глазе человека. На Фиг. 2А проиллюстрирована фокусировка света внутри глаза возле сетчатки без индуцированной "фокусирующей трубки", как описано выше. На Фиг. 2В проиллюстрирована индуцированная "фокусирующая трубка" в соответствии с вышеописанными вариантами реализации данного изобретения. Анатомические подробности указаны на чертежах.
1. Способ определения паттерна абляции роговицы для лечения пресбиопии человеческого глаза, включающий:
- определение ненулевого значения индуцированной аберрации для пресбиопического человеческого глаза; и
- применение процесса трассировки лучей с целью определения паттерна абляции роговицы, определяющего объем ткани роговицы, при удалении которого из глаза, глаз сохраняет определенное значение индуцированной аберрации,
характеризуемый тем, что:
определение ненулевого значения индуцированной аберрации включает введение в модель глаза фокусирующей трубки выбранного диаметра и длины;
процесс трассировки лучей выполняют с использованием данных измерений предоперационной рефракции глаза, предоперационной аберрации глаза, топографии роговицы глаза, одного или более оптико-геометрических параметров глаза и одного или более параметров, относящихся к зрачку; и
процесс трассировки лучей используют для определения паттерна абляции роговицы для получения фокусирующей трубки.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что индуцированная аберрация включает по меньшей мере одно из следующего: сферу, сферическую аберрацию, кому, астигматизм и/или комбинации данных аберраций.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что индуцированная аберрация дополнительно включает аберрации высших порядков.
4. Способ лечения пресбиопии человеческого глаза, включающий:
- определение ненулевого значения индуцированной аберрации для глаза;
- применение процесса трассировки лучей с целью определения паттерна абляции роговицы, определяющего объем ткани роговицы, при удалении которой из глаза, глаз сохраняет определенное значение индуцированной аберрации.
- перемещение точки фокусировки лазерного излучения над облучаемой поверхностью ткани роговицы глаза для удаления ткани роговицы в соответствии с определенным паттерном абляции,
характеризуемый тем, что:
определение ненулевого значения индуцированной аберрации включает введение в модель глаза фокусирующей трубки выбранного диаметра и длины;
процесс трассировки лучей выполняют с использованием данных измерений предоперационной рефракции глаза, предоперационной аберрации глаза, топографии роговицы глаза, одного или более оптико-геометрических параметров глаза и одного или более параметров, относящихся к зрачку; и
процесс трассировки лучей используют для определения паттерна абляции роговицы для получения фокусирующей трубки.
5. Способ создания управляющей программы для офтальмологической лазерной аппаратуры, при этом управляющая программа содержит команды, выполнение которых с помощью управляющего компьютера аппаратуры позволяет управлять оптической системой аппаратуры с целью перемещения сфокусированного лазерного излучения в пределах цели, причем способ включает следующие этапы:
- определение ненулевого значения индуцированной аберрации для пресбиопического человеческого глаза;
- применение процесса трассировки лучей с целью определения паттерна абляции роговицы, определяющего объем ткани роговицы, при удалении которого из глаза, глаз сохраняет определенное значение индуцированной аберрации; и
- создание команд для компьютерной программы в соответствии с определенным паттерном абляции,
характеризуемый тем, что:
определение ненулевого значения индуцированной аберрации включает введение в модель глаза фокусирующей трубки выбранного диаметра и длины;
процесс трассировки лучей выполняют с использованием данных измерений предоперационной рефракции глаза, предоперационной аберрации глаза, топографии роговицы глаза, одного или более оптико-геометрических параметров глаза и одного или более параметров, относящихся к зрачку; и
процесс трассировки лучей используют для определения паттерна абляции роговицы для получения фокусирующей трубки.
6. Компьютер для управления лечением пресбиопии человеческого глаза, содержащий компьютерный программный продукт, содержащий команды, выполнение которых с помощью компьютера приводит к:
- выполнению процесса трассировки лучей с целью определения паттерна абляции роговицы, определяющего объем ткани роговицы, при удалении которого из пресбиопического человеческого глаза, глаз сохраняет заданное ненулевое значение индуцированной аберрации; и
- управлению лазерным устройством для выполнения абляции на глазе в соответствии с определенным паттерном абляции,
характеризуемый тем, что:
определение ненулевого значения индуцированной аберрации включает введение в модель глаза фокусирующей трубки выбранного диаметра и длины;
процесс трассировки лучей выполняют с использованием данных измерений предоперационной рефракции глаза, предоперационной аберрации глаза, топографии роговицы глаза, одного или более оптико-геометрических параметров глаза и одного или более параметров, относящихся к зрачку; и
процесс трассировки лучей используют для определения паттерна абляции роговицы для получения фокусирующей трубки.
