WO2006067255A1

WO2006067255A1 - Lente intraocular para acromatizar el ojo y reducir sus aberraciones

Info

Publication number: WO2006067255A1
Application number: PCT/ES2005/070163
Authority: WO
Inventors: Jorge Luciano ALIÓ SANZ; Norberto Lopez Gil; Robert Montes Mico
Original assignee: Instituto Oftalmológico De Alicante, S.L.
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2005-11-29
Publication date: 2006-06-29
Also published as: ES2272143B1; ES2272143A1

Abstract

Una LIO (lente intraocular) configurada para ser implantada en un ojo humano que comprende una primera superficie (1) y una segunda superficie (2) con diferentes propiedades ópticas, donde una de dichas superficies es difractiva y una de dichas superficies es refractiva, definiendo dicha primera superficie (1) y dicha segunda superficie (2) una estructura que tiene una pluralidad de propiedades ópticas para reducir aberraciones esféricas monocromáticas, aberraciones cromáticas y aberraciones esferocromáticas. Las superficies que pueden combinarse son: difractiva asférica, difractiva esférica, refractiva esférica, refractiva asférica. Las superficies esféricas pueden ser sustituidas por superficies planas.

Description

La Descripción LENTE INTRAOCULAR PARA ACROMATIZAR EL OJO Y

REDUCIR SUS ABERRACIONES

Campo de la Invención

[1] La invención se engloba dentro de la oftalmología, optometría y óptica. En concreto, la invención se refiere a una lente intraocular para acromatizar el ojo y reducir sus aberraciones.

[2]

Antecedentes de la Invención

[3] El ojo, al igual que otros sistemas refractivos, presenta aberraciones que afectan la resolución y la calidad de la imagen que se forma en la retina. El ojo sufre de aberraciones monocromáticas (desenfoque, astigmatismo, aberración esférica, y otras) y cromáticas (longitudinal y transversal). Existe una corrección parcial de la aberración esférica por el aplanamiento periférico de la córnea y por el cristalino, especialmente en su estado acomodado. Por otra parte, el sistema óptico del ojo no posee capacidad para corregir la aberración cromática.

[4] Las aberraciones monocromáticas como el desenfoque y el astigmatismo pueden corregirse mediante lentes oftálmicas, lentes de contacto, cirugía refractiva o mediante la implantación de lentes intraoculares (LIO en adelante) dentro del ojo.

[5] Las aberraciones monocromáticas como la aberración esférica también puede corregirse mediante lentes oftálmicas y de contacto y actualmente están empezando a desarrollarse sistemas de LIOs para su corrección. Existen métodos para obtener lentes intraoculares que proporcionen una reducción de las aberraciones monocromáticas en el ojo. La patente U.S. 6,609,793 enuncia una metodología para obtener LIOs afáquicas proporcionando al ojo una reducción de las aberraciones monocromáticas: aberración esférica de alto orden, desenfoque y astigmatismo. Estos investigadores y otros que desarrollan una metodología similar, basan sus cálculos en medidas o simulaciones realizadas en luz monocromática o cuasi-monocromática, y sugieren eliminar la aberración a partir cálculos realizados en los que los índices de refracción intraoculares permanecen constantes. Dicho cálculo no tiene por tanto en consideración la variación de los índices de refracción de los medios para diferentes longitudes de onda, es decir, la dispersión cromática de los medios oculares.

[6] La aberración cromática presenta una importante complicación en su corrección debido a la dispersión de la luz por su propia naturaleza y para acromatizar el ojo suelen necesitarse del acople de dos o más sistemas ópticos (dobletes o tripletes) para su corrección. No obstante, se han ideado LIOs que acromaticen el ojo con la finalidad de mejorar su calidad óptica. La patente U.S. 5,895,422 y solicitud internacional WO 94/13225 enuncian una LIO afáquica para la corrección de la aberración cromática. Estas dos patentes no consideran que el ojo humano sufre de manera adicional a la aberración cromática las aberraciones monocromáticas que se han comentado anteriormente (ejemplo: aberración esférica), y el cambio de esta aberración esférica con la dispersión de la luz (aberración esferocromática), las cuales reducen en gran medida la calidad de la imagen que se forma en la retina.

[7] En el ojo, también se presentan otro tipo de problemas como son las cataratas. La catarata es la pérdida de transparencia del cristalino. El cristalino es una lente transparente que tenemos detrás de la pupila y que nos sirve para enfocar nítidamente los objetos. Con el paso de los años, por traumatismos, enfermedades, el cristalino puede ir perdiendo su natural transparencia.. El tratamiento de las cataratas es fundamentalmente quirúrgico. La operación de cataratas consiste en la extracción del cristalino que está opacificado y su sustitución por una lente artificial: LIO, que se coloca en el mismo sitio que el cristalino original, restaurando la visión que se había perdido a consecuencia de las cataratas (Agarwal S et al. en Phacoemulsification, Third Edition. SLACK Inc. 2004). No obstante, también puede extraerse el cristalino aunque no esté opacificado y sustituirlo por una LIO. En este caso la extracción busca un fin refractivo: la eliminación de un error refractivo (miopía, hipermetropía y/o astigmatismo). Con este fin también puede, manteniéndose el cristalino, insertarse una LIO en la cámara anterior/posterior del ojo y así eliminar el error refractivo (LIO fáquica, Alió JL y Pérez-Santonja JJ en Refractive Surgery with Phakic IOLs, SLACK Inc. 2004).

[8] La mayoría de las LIOs desarrolladas hasta ahora no aportan un diseño óptico tal que proporcione la mejor calidad óptica del conjunto lente más ojo y consecuentemente la mejor calidad de la imagen formada en la retina. Los pacientes a los que se aplican dichas LIOs refieren disminución en la calidad de visión (Montés-Micó et al. en J Cataract Refract Surg 2003,-29:703-11 y Ophthalmology 2004;lll;85-96) debido principalmente a la presencia de cierta cantidad de aberraciones ópticas.

[9] Según la naturaleza policromática o no de la luz, existen dos tipos de aberraciones: cromáticas y monocromáticas. La dispersión cromática en el ojo origina la presencia de aberraciones cromáticas (longitudinal y transversal) que merman considerablemente la visión de los detalles (Thibos et al, en Optom Vis Sci 1991 ;68: 599-607). Pero incluso, en el caso de que el ojo no dispersara la luz, existen otro tipo de aberraciones (aberraciones monocromáticas) que también afectan a la visión de los detalles. Por su presencia en el ojo humano, son de especial relevancia las aberraciones de bajo orden (desenfoque y astigmatismo) y la aberración esférica (Castejón-Mochón et al en Vis Res 2002 ;42: 1611-7). En luz policromática ambos tipos de aberraciones (cromáticas y monocromáticas) están presentes en el ojo dependiendo unas de otras. En concreto, la variación de la aberración esférica con la longitud de onda origina la denominada aberración esferocromática, la cual puede afectar considerablemente a la calidad óptica de la imagen formada en la retina e inexorablemente a la calidad de visión. Por ello, para que una LIO proporcione una buena calidad óptica en el ojo, ésta debe corregir tanto las aberraciones cromáticas como las aberraciones monocromáticas del mismo.

[10]

Descripción de la Invención

[11] El objetivo de la invención es desarrollar una nueva LIO para ser implantada en el ojo humano. En el diseño de la nueva LIO se ha considerado la presencia en el ojo de aberración esférica monocromática y aberración cromática. La implantación de la LIO propuesta pretende reducir dichas aberraciones y proporcionar una mejor calidad óptica y en consecuencia un mayor rendimiento visual del ojo humano.

[12] A la vista de lo anterior existe la necesidad de desarrollar una LIO que se adapte mejor a las aberraciones, tanto monocromáticas como cromáticas, presentes en el ojo humano y que proporcione la mejor calidad óptica. La LIO desarrollada en esta invención soluciona unos problemas no considerados en las patentes anteriores que no tienen en cuenta ambas aberraciones ni tampoco, por tanto, la aberración esferocromática. Un diseño de este tipo mejora la calidad óptica de anteriores LIOs, siendo capaz de reducir la aberración esférica monocromática, la aberración cromática y la aberración esferocromática para que en conjunto proporcione una mejor calidad óptica, una mejor calidad en la imagen retiniana y por tanto de la calidad visual.

[13] El diseño de la nueva LIO está basado en una lente híbrida de dos superficies, siendo una superficie refractiva y la otra difractiva es decir con propiedades ópticas distintas. La combinación de ambas superficies en una misma lente compensa la dispersión cromática del ojo humano. Por otro lado, al menos una de las superficies es asf erica, lo que posibilita la reducción de la aberración esférica del ojo completo una vez insertada la LIO. La compensación de ambas aberraciones disminuye también la aberración esferocromática y puede aumentar la profundidad de foco del ojo posibilitando una mejor visión a diferentes distancias.

[14] Un primer aspecto de la invención se refiere a una LIO (lente intraocular) configurada para ser implantada en un ojo humano que comprende una primera superficie y una segunda superficie con propiedades ópticas distintas, donde

[15] una de dichas superficies es difractiva;

[16] una de dichas superficies es refractiva;

[17] al menos una de dichas superficies es asf erica;

[18] definiendo dicha primera superficie y dicha segunda superficie una estructura que tiene una pluralidad de propiedades ópticas que tienen en cuenta: [19] dispersiones cromáticas de los medios oculares,

[20] aberraciones monocromáticas esféricas de la comea y el cristalino y

[21] aberraciones esferocromáticas por el cambio de aberraciones monocromáticas esféricas con la dispersión de la luz; [22] para reducir aberraciones esféricas monocromáticas, aberraciones cromáticas y aberraciones esferocromáticas. [23] De acuerdo con este primer aspecto, se definen diferentes variantes de la invención: [24] - LIO donde la primera superficie es refractiva esférica y la segunda superficie es difractiva asférica. [25] - LIO donde la primera superficie es difractiva asférica y la segunda superficie es refractiva esférica. [26] - LIO donde la primera superficie es refractiva asférica y la segunda superficie es difractiva esférica. [27] - LIO donde la primera superficie es difractiva esférica y la segunda superficie es refractiva asférica. [28] - LIO donde la primera superficie es refractiva asférica y la segunda superficie es difractiva asférica. [29] - LIO donde la primera superficie es difractiva asférica y la segunda superficie es refractiva asférica. [30] - LIO donde la primera superficie es refractiva esférica y la segunda superficie difractiva plana. [31] - LIO donde la primera superficie es difractiva plana y la segunda superficie es refractiva esférica. [32] - LIO donde la primera superficie es difractiva plana y la segunda superficie es refractiva asférica. [33] - LIO donde la primera superficie es refractiva asférica y la segunda superficie es difractiva plana. [34] La LIO de la invención está configurada para ser colocada en una posición en el ojo humano seleccionada entre: una cámara posterior, una cámara anterior, una cápsula, una córnea y un vitreo. [35] Asimismo, la LIO está configurada para ser colocada en un ojo humano con o sin cristalino. [36] Por otro lado, la LIO está compuesta de un material blando o duro que presente biocompatibilidad con el ojo humano. El material de la LIO puede estar seleccionado entre: acrílico, silicona, hidrogel, metil-metacrilato y combianciones de los mismos. [37] Adicionalmente, la LIO además comprende hápticos para poder ser implantada en el ojo humano, estando configurados dichos hápticos para colocar la LIO en una posición en el ojo humano seleccionada entre: una cámara posterior, una cámara anterior, una cápsula, una comea y un vitreo. [38] La LIO también puede comprender un material con una transmitancia selectiva a determinadas longitudes de onda. [39] Igualmente, la LIO está configurada para permitir movimiento y pseudo- acomodación de dicha lente. [40] Opcionalmente, la primera y/o segunda superficies de la LIO presentan variaciones radiales de curvatura de forma que la lente presente diferentes focos para obtener una

LIO multifocal. [41]

Breve descripción de los dibujos [42] A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta. [43] La Figura 1 muestra algunos de los diferentes diseños de la LIO en sus posibles combinaciones con curvaturas convexas.

[44] La Figura 2 muestra la función de transferencia de Modulación (MTF) policromática para el modelo de ojo del ejemplo , con la LIO propuesta en el ejemplo

(línea continua), la LIO de referencia del ejemplo (línea de puntos); y sistema limitado por difracción (línea gris). [45] La Figura 3 muestra el desplazamiento del foco (D, dioptrías) para diferentes longitudes de onda para el modelo de ojo del ejemplo , con la LIO propuesta en el ejemplo (línea continua), y la LIO de referencia (línea de puntos) propuesta en ejemplo. [46] La Figura 4 muestra la diferencia de camino óptico (Optical Path Difference, OPD) en eje en la pupila de entrada para las cinco longitudes de onda usadas (ver figura) en el modelo de ojo del ejemplo , con la LIO propuesta (a), y la LIO de referencia (b). [47]

Descripción de una realización preferida de la invención [48] La lente propuesta es combinación de una superficie refractiva y otra difractiva que se presentan a continuación:

[49] S 1 : Superficie refractiva esférica estándar determinada por su ságita (z):

[50] z = cr² / [1 + (1-(1 + k)cV)^1/2]

[51] donde: c es la curvatura pudiendo ser su valor positivo, negativo o nulo (superficie plana), r es la coordenada radial en unidades de lente y k es la constante cónica. [52] S2: Superficie refractiva asférica uniforme-lisa, determinada por su ságita (z):

[53] z = cr² / [1 + (1-(1 + k)cV)^1/2] +α _i r² [54] donde: c es la curvatura pudiendo ser su valor positivo, negativo o nulo (superficie plana), r es la coordenada radial en unidades de lente, k es la constante cónica y α es una constante. [55] S3: Superficie difractiva esférica similar a la superficie Sl con una variación de fase (Φ) del tipo: [56] O = P₁ V ₊ P₂ V

[57] donde: P y P son constantes y r es la coordenada correspondiente la apertura radial normalizada. [58] S4: Superficie difractiva asf erica similar a la superficie S2 con una variación de fase (Φ) del tipo: [59] O = P₁V₊ P₂V

[60] donde: P y P son constantes y p es la coordenada correspondiente la apertura radial normalizada. [61] S5: Superficie difractiva plana con una variación de fase (Φ) del tipo:

[62] O = P₁V₊ P₂V

[63] donde: P y P son constantes y p es la coordenada correspondiente la apertura radial normalizada. [64] Las combinaciones de superficies para formar la LIO (en cada caso incluyendo dos superficies con propiedades ópticas distintas son las siguientes: [65]

1. Superficie refractiva Sl ₊ Superficie difractiva S4

2. Superficie difractiva S4 + Superficie refractiva S 1

3. Superficie refractiva S2 + Superficie difractiva S3

4. Superficie difractiva S3 + Superficie refractiva S2

5. Superficie refractiva S2 + Superficie difractiva S4

6. Superficie difractiva S4 + Superficie refractiva S2

7. Superficie refractiva Sl ₊ Superficie difractiva S5

8. Superficie difractiva S5 + Superficie refractiva Sl

9. Superficie difractiva S5 + Superficie refractiva S2

10. Superficie refractiva S2 + Superficie difractiva S5

[66] De manera adicional a la estructura óptica descrita, la nueva LIO puede diseñarse con un material que incluya un cromóforo capaz de reducir selectivamente la transmitancia de determinadas longitudes de onda.

[67] La principal aplicación de la LIO propuesta es la mejora de la calidad óptica y visual [Agudeza Visual, Función de Transferencia de Modulación (MTF, en adelante) monocromática y policromática, Función de Sensibilidad al Contraste,...] de la persona a la que le haya sido implantada.

[68] A continuación se describe un ejemplo de LIO que compensa la aberración esférica y cromática de un modelo de ojo.

[69] El modelo de ojo propuesto está compuesto por cuatro superficies (dos para la córnea y dos para la LIO), un iris plano y una retina esférica. Los datos concretos vienen indicados en la tabla 1.

[70]

[71] Tabla 1 [72] Los parámetros α , y β se han optimizado para minimizar el valor cuadrático medio (Root Mean Square o RMS) medido en el plano de pupila, pero pueden ser igualmente optimizados para minimizar otro tipo de parámetro de calidad de imagen tanto en el plano de pupila como en el plano de la retina.

[73] Además de los valores de la Tabla 1, se han utilizado los siguientes valores generales del sistema óptico:

[74] - Pupila de entrada = 5 mm de diámetro [75] - Longitudes de onda: 470, 510, 555, 610 y 650 nm. [76] - Para simular la diferente sensibilidad espectral del ojo se han dado los siguientes pesos a las correspondientes longitudes de onda: 0.091 (470 nm); 0.503 (510 nm); 1 (555 nm); 0.503 (610 nm) y 0.107 (650 nm).

[77] - La variación de los índices de refracción con la longitud de onda viene dada por la siguiente expresión:

[78] n = n + A/λ + B/λ 3.5 [79] donde los valores concretos de n , A y B usados en el modelo vienen de la tabla 2.

[81] Tabla 2 [82] Estos datos también son aproximados y pueden variar según las medidas realizadas.

[83] El material de la LIO es el PMMA (PoliMetilMetAcrilato), pero podría ser otro por Ej.: un material blando o duro que presente biocompatibilidad con el ojo humano seleccionado entre: acrílico, silicona, hidrogel, metil-metacrilato.

[84] Para poder comparar los resultados con una LIO convencional fabricada con PMMA, se han utilizado los valores de una LIO (LIO de referencia) con las superficies esféricas óptimas que minimizan la varianza de la aberración de onda (RMS). En nuestro ejemplo dichas superficies han tomado los radios de curvatura de 10.489273 mm y -44.134751 mm para la primera y segunda superficie respectivamente.

[85] La figura 2 muestra los valores de la MTF policromática en el eje horizontal del modelo de ojo con la LIO propuesta (línea continua); la LIO de referencia (línea de puntos) y la correspondiente al sistema limitado por difracción (línea gris).

[86] La figura 3 muestra el desplazamiento del foco (D) para diferentes longitudes de onda (aberración cromática longitudinal) con la LIO propuesta (línea continua), y la LIO de referencia (línea de puntos).

[87] La figura 4 muestra la diferencia de camino óptico (OPD) en longitudes de onda (1 longitud de onda = 0.555 mieras), en eje en la pupila de entrada para las cinco longitudes de onda usadas (indicadas dentro de la propia figura) para la LIO propuesta (a), y la LIO de referencia (b).

[88] Las figuras 2, 3 y 4 muestran la significativa reducción de aberraciones tanto monocromáticas como cromáticas del modelo de ojo propuesto cuando se le implanta la LIO propuesta en comparación con una LIO convencional de superficies esféricas.

[89] Los valores del modelo de ojo presentados (tabla 1 y 2), son valores aproximados que pueden cambiar dependiendo del modelo concreto de ojo que se utilice. El cambio de dichos valores variaría los valores de α y β (y el de β en caso de que se utilice una superficie difractiva y asférica tipo S4) obtenidos y presentados en la tabla 1. Se pueden tomar así mismo más longitudes de onda y otro radio pupilar que también mo- dificarían dichos valores.

Claims

Los Reclamos

[I] Una LIO (lente infraocular) configurada para ser implantada en un ojo humano que comprende una primera superficie (1) y una segunda superficie (2) con propiedades ópticas distintas, caracterizada porque:

- una de dichas superficies es difractiva;

- una de dichas superficies es refractiva;

- al menos una de dichas superficies es asférica; definiendo dicha primera superficie (1) y dicha segunda superficie (2) una estructura que tiene una pluralidad de propiedades ópticas que tienen en cuenta:

- dispersiones cromáticas de los medios oculares,

- aberraciones monocromáticas esféricas de la córnea y el cristalino y

- aberraciones esferocromáticas por el cambio de aberraciones monocromáticas esféricas con la dispersión de la luz; para reducir aberraciones esféricas monocromáticas, aberraciones cromáticas y aberraciones esferocromáticas y aumentar la profundidad de foco del ojo. [2] La LIO de la reivindicación 1 caracterizada porque la primera superficie (1) es refractiva esférica (Sl) y la segunda superficie (2) es difractiva asférica (S4). [3] La LIO de la reivindicación 1 caracterizada porque la primera superficie (1) es difractiva asférica (S4) y la segunda superficie (2) es refractiva esférica (Sl). [4] La LIO de la reivindicación 1 caracterizada porque la primera superficie (1) es refractiva asférica (S2) y la segunda superficie (2) es difractiva esférica (S3). [5] La LIO de la reivindicación 1 caracterizada porque la primera superficie (1) es difractiva esférica (S3) y la segunda superficie (2) es refractiva asférica (S2). [6] La LIO de la reivindicación 1 caracterizada porque la primera superficie (1) es refractiva asférica (S2) y la segunda superficie (2) es difractiva asférica (S4). [7] La LIO de la reivindicación 1 caracterizada porque donde la primera superficie

(1) es difractiva asférica (S4) y la segunda superficie (2) es refractiva asférica

(S2). [8] La LIO de la reivindicación 1 caracterizada porque la primera superficie (1) es refractiva esférica (Sl) y la segunda superficie (2) es difractiva plana (S5). [9] La LIO de la reivindicación 1 caracterizada porque la primera superficie (1) es difractiva plana (S5) y la segunda superficie (2) es refractiva esférica (Sl). [10] La LIO de la reivindicación 1 caracterizada porque la primera superficie (1) es difractiva plana (S5) y la segunda superficie (2) es refractiva asférica (S2).

[II] La LIO de la reivindicación 1 caracterizada porque la primera superficie (1) es refractiva asférica (S2) y la segunda superficie (2) es difractiva plana (S5).

[12] La LIO de las reivindicaciones 1-11 caracterizada porque está configurada para ser colocada en una posición en el ojo humano seleccionada entre: una cámara posterior, una cámara anterior, una cápsula, una córnea y un vitreo.

[13] La LIO de las reivindicaciones 1-12 caracterizada porque está configurada para ser colocada en un ojo humano con o sin cristalino.

[14] La LIO de las reivindicaciones 1-13 caracterizada porque está compuesta de un material que presente biocompatibilidad con el ojo humano.

[15] La LIO de las reivindicaciones 1-14 caracterizada porque además comprende hápticos para poder ser implantada en el ojo humano, estando configurados dichos hápticos para colocar la LIO en una posición en el ojo humano seleccionada entre: una cámara posterior, una cámara anterior, una cápsula, una córnea y un vitreo.

[16] La LIO de las reivindicaciones 1-15 caracterizada porque además comprende un material con una transmitancia selectiva a determinadas longitudes de onda.

[17] La LIO de las reivindicaciones 1-16 caracterizada porque está configurada para permitir movimiento y pseudo-acomodación de dicha lente.

[18] La LIO de las reivindicaciones 1-17 caracterizada porque la primera y/o segunda superficies presentan variaciones radiales de curvatura de forma que la lente presente diferentes focos para obtener una LIO multifocal.