LENTE OFTÁLMICA
CAMPO TÉCNICO [001] A presente invenção refere-se, no geral, a lentes oftálmicas e, mais particularmente, a lentes oftálmicas que provêem uma maior distância focal.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [002] Lentes intraoculares são rotineiramente implantadas em olhos de pacientes durante cirurgia de catarata para substituir a lente natural do cristalino. Uma variedade de lentes oftálmicas é empregada para corrigir distúrbios visuais, como catarata, miopia, hipermetropia ou astigmatismo. Por exemplo, uma lente intraocular (IOL) pode ser implantada em um olho de paciente durante cirurgia de catarata para compensar a perda de potência óptica da lente removida. Em muitos casos, porém, a lente implantada pode não prover o melhor foco à distância do objeto visado.
[003] O projeto de óptica de IOL convencional moderna é, principalmente, focado em dois produtos: uma óptica que provê correção de aberração para prover visão clara à distância, ou uma óptica multifocal que provê necessidades de visão distante ao mesmo tempo em que provê as de visão próxima. Estes projetos não tratam, tipicamente, de outra necessidade importante de paciente, ou seja: para a maioria de pacientes idosos, a maioria de necessidades visuais está focada em torno de determinadas distâncias intermediárias. Estes pacientes idosos, que formam uma grande percentagem de pacientes que recebem IOLs em substituição a uma lente natural, exigem uma visão funcional estendida, de distante a intermediária, para executar tarefas diárias. Esta visão funcional estendida não é suficientemente provida pelos projetos atuais de IOL.
[004] Consequentemente, há necessidade de uma lente oftálmica aperfeiçoada e, mais particularmente, de uma IOL aperfeiçoada, que possa prover maior distância focal em comparação com as IOLs da técnica anterior.
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2/12 [005] A técnica anterior é representada por EP-0.605.841 A, WO2006/023404 A e US-5.699.142 A.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [006] A presente invenção provê lentes oftálmicas, de acordo com as reivindicações que se seguem, que apresentam maior distância focal, ao mesmo tempo em que provê contraste suficiente para resolução de uma imagem sobre uma faixa selecionada de distâncias focais. Modos de realização da presente invenção incorporam projetos ópticos senoidais em uma IOL para prover uma maior distância focal em um olho humano. Com base na técnica senoidal clássica, modos de realização da presente invenção incorporam técnicas de modulação de amplitude e frequência para prover distância focal maior. Um modo de realização pode prover atenuação da amplitude senoidal do centro da pupila até a periferia da lente, concentrando mais energia luminosa a um único plano focal. Outro modo de realização pode prover modulação à periodicidade senoidal da óptica de IOL para deslocar a potência adicional de lente eficaz em função do raio da pupila. Um modo de realização combinando modulação de amplitude e modulação de frequência em uma curva senoidal por aumentar ainda mais o desempenho de todo o foco da IOL e gerar um desejável perfil de distância focal livre de certos fenômenos fóticos experimentados com projetos convencionais. Modos de realização do projeto óptico da presente invenção podem se aplicados a ópticas de IOL de foco único, multifocal e /ou acomodativas.
[007] São descritos métodos para correção dos erros de refração ou ainda para melhorar a visão em uma faixa de distâncias, assim como métodos para a fabricação das lentes da presente invenção. As lentes oftálmicas da presente invenção podem ser utilizadas em várias aplicações para correção da visão, inclusive, mas não limitadas a IOLs que podem ser utilizadas tanto em aplicações fácicas como nas pseudofácicas A invenção pode também ser útil nas lentes de contacto, nos implantes intra-estromais e em outros dispositivos
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3/12 refrativos.
[008] Os termos “profundidade de campo” e “profundidade de foco” no contexto das lentes/IOLs são bastante conhecidos e prontamente compreendidos pelos especialistas na técnica, como suma referência à distância nos espaços do objeto e da imagem sobre a qual uma imagem aceitável pode ser determinada. Uma vez que uma medida quantitativa é necessária para descrever a presente invenção, o termo “profundidade de campo” ou “profundidade de foco” conforme aqui utilizado, pode ser medido, mais especificamente, por meio da quantidade de desfocalização associada com a lente, na qual a função de transferência da modulação ao longo do foco (MTF) da lente, medida com uma abertura de 3mm e luz verde, por exemplo, uma luz que possua um comprimento de onda de cerca de 550nm, exibe um contraste de pelo menos 15% em uma frequência espacial igual a cerca de um terço da frequência espacial limitada da difração associada com aquela lente. Outras definições podem ainda ser aplicadas e deve ficar claro que a profundidade de campo é influenciada por muitos fatores, incluindo, por exemplo, o tamanho da abertura, o conteúdo cromático da luz da imagem e a potência básica da própria lente.
[009] Uma IOL de acordo com os ensinamentos da invenção pode possuir qualquer potência nominal adequada para uma aplicação específica. Em um modo de realização, particularmente adequado para aplicações nas IOLs para pacientes com catarata, uma lente oftálmica da invenção pode mostrar uma potência nominal na faixa de cerca de 17 até 25 dioptrias. Em outras aplicações, podem ser formadas lentes fácicas que possuam potência nominal negativa de acordo com os ensinamentos da presente invenção.
[0010] O corpo da lente de acordo com os ensinamentos da presente invenção pode ser formado a partir de qualquer material biocompatível adequado. Por exemplo, o corpo da lente pode ser formado a partir de um acrílico macio como, por exemplo, o AcrySoft fabricado pela Alcon
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Laboratories Inc., de Fort Worth, de TX, de hidrogel, ou de silicone. Por exemplo, o corpo da lente pode ser formado a partir de metacrilato de polimetil (PMMA). Em alguns modos de realização, especialmente quando se deseja uma lente IOL dobrável, a lente pode ser formada a partir de um copolímero de acrilato e metacrilato. Como exemplos ilustrativos destas composições de copolímeros, ver, por exemplo, a Patente US 5.922.821, denominada “Ophtalmic Lens Polymers” emitida para Lebouef et al. em 13 de julho de 1999 e a Patente US 6.353.069 denominada “High Refractive Index Ophtalmic Device Materiais” emitida para Freeman et al., em 5 de março de 2002, cujos ensinamentos são aqui incorporados por referência.
[0011] Maior compreensão da invenção pode ser obtida tendo por referência a descrição detalhada que se segue e os desenhos que a acompanham, os quais são descritos brevemente abaixo.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0012] FIGURA 1 retrata esquematicamente uma lente de acordo com os ensinamentos da invenção.
[0013] FIGURAS 1A e 1B mostram o gráfico do perfil da superfície de um projeto de óptica senoidal.
[0014] FIGURA 2A - 2D ilustram o desempenho ao longo do foco de um projeto de lente senoidal para diferentes tamanhos de pupilas.
[0015] FIGURA 3A - 3I ilustram o desempenho ao longo do foco dentro de um olho humano para um projeto de óptica (FIGURA 3A-3C), um projeto de lente esférica (FIGURA 3D-3F) e um projeto de lente asférica (FIGURA 3G-3I).
[0016] FIGURA 4A e 4B mostram gráficos de um perfil de superfície de um projeto de óptica senoidal modulado.
[0017] FIGURA 5A e 5B mostram os gráficos de um perfil de superfície de um projeto de óptica senoidal modulado em frequência.
[0018] FIGURA 6A e 6B mostram os gráficos de um perfil de
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5/12 superfície de um modo de realização de um projeto de óptica modulado em amplitude e modulado em frequência da presente invenção.
[0019] FIGURA 7A - 7I ilustra o desempenho ao longo do foco dentro de um olho humano de um projeto de óptica senoidal (FIGURA 7A7C) para um projeto de óptica senoidal modulado em amplitude (FIGURA 7D
- 7F) e para um modo de realização do projeto de óptica senoidal modulado em frequência e modulado em amplitude da presente invenção (FIGURAS 7G
- 7I).
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0020] A presente invenção provê uma lente oftálmica que mostra uma profundidade de campo ampliada pela combinação da modulação da amplitude e da modulação da frequência em uma curva senoidal. A lente da invenção pode, assim, corrigir erros de refração ou também intensificar a visão pela provisão de um contraste suficiente para a resolução de uma imagem ao longo de uma faixa de distâncias da desfocalização que são comensuráveis com uma profundidade melhorada do campo exibido pela lente.
[0021] A FIGURA 1 ilustra esquematicamente uma lente exemplificativa 10, de acordo com os ensinamentos desta invenção, que inclui uma óptica de lente 12 possuindo duas superfícies refrativas 14 e 16. Embora as superfícies refrativas sejam retratadas como sendo em geral convexas; cada superfície pode possuir, em geral, uma forma côncava. Alternativamente, as superfícies 14 e 16 podem ser selecionadas para gerar uma lente planocôncava ou plano-convexa. Desta forma, a lente de acordo com os ensinamentos da invenção pode possuir uma potência nominal positiva ou negativa.
[0022] A óptica da lente 12 pode ser formada a partir de vários materiais biocompatíveis. Por exemplo, a óptica da lente 12 pode ser formada a partir de material acrílico macio, por exemplo, um copolímero de acrilato ou
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6/12 de metacrilato, ou de hidrogel ou de silicone. Todos aqueles que possuam uma qualificação ordinária na técnica saberão que, de fato, quaisquer materiais biocompatíveis que cumpram com a exigência do índice de refração para uma aplicação específica de lente, podem ser empregados para gerar uma lente da invenção, como a lente exemplificativa 10 acima.
[0023] A superfície refrativa 16 mostra uma topografia ondulante. Para fins de ilustração, as modulações da superfície foram exageradas. Mais especificamente, a superfície refrativa 16 pode ser caracterizada por uma curvatura ou perfil de base 18, retratada em linhas tracejadas, sobre a qual um padrão contínuo 20 dos desvios de superfície é superposto. O perfil de base 18 exemplificativo é em geral esférico e é axialmente simétrico ao redor do eixo ótico 22 do corpo/óptica da lente 12. De forma similar, neste modo de realização exemplificativo, o padrão contínuo dos desvios da superfície é também simétrico ao redor do eixo ótico 22. Embora o perfil de base 18 neste modo de realização seja esférico, em outros modos de realização, podem ser utilizados perfis de base asféricos na prática da invenção.
[0024] Os modos de realização do projeto da óptica senoidal modulada em amplitude e em frequência da presente invenção podem prover a desejada intensificação da profundidade de campo do projeto de óptica. Com base na técnica senoidal clássica, são descritos dois projetos, com base na amplitude da modulação e na frequência da modulação. Um primeiro projeto atenua a amplitude senoidal de uma óptica a partir do centro da pupila até a periferia óptica para concentrar mais energia luminosa em um único plano focal. Um segundo projeto modula a periodicidade senoidal da óptica para variar a potência adicional eficaz como função do raio da pupila. Os modos de realização da presente invenção combinam os dois tipos para intensificar ainda mais o desempenho da óptica ao longo do foco e gerar o desejado perfil da profundidade de foco. Os modos de realização da presente invenção podem ser implementados como lentes de acomodação intraPetição 870190072486, de 29/07/2019, pág. 9/46
7/12 oculares monofocais e/ou multifocais.
[0025] A computação numérica utilizada para modelar os modos de realização da presente invenção foi realizada utilizando o programa Matiab. Uma abordagem de óptica de onda foi selecionada para modelar a estrutura da óptica senoidal e a avaliação do desempenho focaliza principalmente a função de transferência da modulação ao longo do foco em 50 (20/40 VA) e 100 lp/mm (20/20 VA).
[0026] O projeto senoidal clássico foi proposto como modo alternativo para gerar um comportamento tri-focal sem os efeitos fóticos adversos dos fortes estágios difrativos de uma óptica como a óptica IOL. A curva senoidal pode ser descrita pela Equação 1.
y = acos
2/zr
d) em que a é o parâmetro que determina a amplitude, a curva senoidal e a eficiência da difração em diferentes focos e b é o parâmetro que especifica a periodicidade e a potência adicional.
[002Ί] Em um estudo foram utilizados os valores de parâmetros a=0,5877 e b=2,2, os quais produziram a potência adicional de ± 5D. O parâmetro pode ser ajustado para levar em consideração a mudança do ambiente no projeto do ar para o humor aquoso, conforme será aqui discutido. Um perfil de superfície da óptica do projeto de óptica senoidal é ilustrado nas FIGURAS 1A e 1B. A FIGURA 1A é o gráfico do perfil da superfície 1-D e a FIGURA 1B é o mapa da altura da superfície. A curva senoidal torna-se cada vez mais densa a partir do centro da óptica/pupila até a periferia da óptica, de modo similar àquele das lentes multifocais típicas. O desempenho ao longo do foco de uma lente que possui este projeto, sob o pressuposto da não existência de aberrações de grande ordem, foi computado para pupilas de 3,0mm, 4,5mm e de 5,0mm dentro de uma célula molhada convencional. As
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FIGURAS 2A, 2C e 2D, respectivamente, ilustram estes resultados.
[0028] Os resultados da computação refletem fielmente as características únicas do projeto de óptica senoidal. Para pupilas pequenas (por exemplo, de cerca de 3mm), a posição central exposta é dominada pelo efeito refrativo (± 0,5D adicional) antes que a interferência entre as estruturas periódicas ocorra. As MTFs ao longo do foco mostraram um pico da desfocalização de -0,57D (correspondente a potência adicional de (± 0,5D) manifestando este efeito. A MTF, conforme mostrado na FIGURA 2B, confirma a boa qualidade óptica neste nível de desfocalização. Em pupilas grandes (4,5m e 5,0mm), os efeitos difrativos mostraram-se cada vez mais óbvios, conforme indicado pelos três picos distintivos ao longo do foco em 100 lp/mm. O comprimento de onda avaliado é de 550nm.
[0029] O desempenho ao longo do foco do projeto senoidal descrito acima foi comparado com os projetos de ópticas IOL esféricas e asféricas. Os resultados são mostrados nas FIGURAS 3A - 3I. O desempenho ao longo do foco dentro de um olho humano (uma córnea com 0,28pm de aberração esférica) foi computado para o projeto senoidal (FIGURAS 3A - 3C), um projeto de lente esférica (FIGURAS 3D-3F) e um projeto de lente asférica (FIGURAS 3G-#I). O desempenho nos três diferentes tamanhos de pupilas foi avaliado: pupila de 3,5mm (FIGURAS 3A, 3D, 3G); pupila de 4,5mm (FIGURAS 3B, 3E, 3H); e pupila de 6,0mm (FIGURAS 3C,3F, 3I). Quatro frequências espaciais típicas foram utilizadas na avaliação: 25, 50, 75 de 100 lp/mm.
[0030] Em geral, o projeto senoidal amplia a profundidade do foco quando comparado com as técnicas anteriores de projetos de óptica IOL esféricas e asféricas. A grande quantidade de aberrações esféricas no projeto de óptica esférica reduz a modulação rapidamente para pupilas grandes. O projeto de óptica IOL asférico mantém um bom pico no desempenho da óptica para todas as pupilas. Entretanto, o projeto de lente asférica possui uma
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9/12 profundidade de campo limitada.
[0031] Para pupilas grandes, o efeito difrativo do projeto senoidal clássico resulta em que as funções de transferência da modulação sejam bastante baixas devido à divisão da luz em três diferentes focos. As reduzidas transferências de modulação tipicamente resultam em uma reduzida sensitividade ao contraste e deterioram o desempenho na direção noturna. No passado o efeito das baixas transferências de modulação dos projetos de IOL multifocais eram tratados com um esquema de apodização. De forma similar, a amplitude senoidal de uma óptica senoidal pode ser modulada com uma função cosseno que pode trocar mais luz para uma ordem de difração selecionada, por exemplo, a ordem de difração 0, a medida que o tamanho da pupila aumenta (por exemplo, em condições escuras).
[0032] Um projeto de óptica senoidal modulada em amplitude (AM) é ilustrado nas FIGURAS 4A e 4B. A FIGURA 4A mostra um gráfico do perfil da superfície 1-D e a FIGURA 4B mostra um mapa de altura da superfície 2D. A função cosseno de modulação tem início em 1,0 no centro da pupila (óptica) e reduz-se gradualmente até 0 no diâmetro de pupila de 0,5mm. A descrição analítica da modulação da amplitude é fornecida pela Equação 2.
y=aws πτ
(2) onde Ro é a terminação do raio da pupila da modulação pelo cosseno.
[0033] As FIGURAS 7D-7F ilustram o desempenho ao longo do foco de um projeto senoidal modulado em amplitude, conforme será discutido mais abaixo. Conforme mostrado na FIGURA 7F, o desempenho do pico de 100 lp/mm para a entrada de uma pupila foi melhorado de 0,28 do projeto senoidal para 0,40 (aprox. 40% de aumento).
[0034] Uma profundidade de foco intensificada pode resultar em menos benefício para uma pupila grande (condição de direção noturna) e
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10/12 desta forma uma profundidade de foco reduzida para uma pupila grande pode ajudar a concentrar mais energia para um foco distante. Uma técnica nova, modulação de frequência, ajudou a reduzir a potência adicional do projeto senoidal à medida que o tamanho da pupila aumentava. O perfil da superfície de um projeto de óptica senoidal modulado em frequência é mostrado nas FIGURAS 5A e 5B. A FIGURA 5A mostra o gráfico do perfil da superfície 1-D e a FIGURA 5B mostra o mapa da altura da superfície 2-D. A FIGURA 5A mostra também um projeto de óptica senoidal não modulada para comparação. Devido à natureza da redução da potência adicionada, o afastamento entre os picos torna-se mais esparso do centro da lente/pupila para a periferia da lente, o que é expresso de forma analítica pela Equação 3 abaixo.
(3) onde f(r) é a raiz quadrada do raio da pupila.
[0035] Para intensificar mais ainda o desempenho ótico em uma pupila grande, os modos de realização da presente invenção combinam a modulação da amplitude com a modulação da frequência em um projeto de óptica senoidal, concentrando a energia luminosa em um único plano focal. O perfil da superfície em um modo de realização do projeto de óptica senoidal modulado em amplitude e em frequência da presente invenção pode ser descrito pela Equação (4) e o perfil da superfície é mostrado nas FIGURAS 6A e 6B.
[0036] A FIGURA 6A mostra um gráfico de perfil de superfície 1-D e
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11/12 a FIGURA 6B mostra um mapa da altura da superfície 2-D de um modo de realização de um projeto de óptica senoidal modulado em amplitude e modulado em frequência da presente invenção. A combinação da modulação em amplitude com a modulação em frequência melhora significativamente o desempenho ao longo do foco da óptica. As transferências de pico de modulação são re-centralizadas para a condição emetrópica, para pequenas (3,5mm) e médias (4,5mm) pupilas, o que é grandemente devido ao efeito da modulação da frequência. O desempenho do pico da MTF alcançou grosseiramente 0,30; 0,40; e 0,50 para 3,5mm; 4,5mm; e 6,0mm respectivamente.
[0037] As FIGURAS 7A-7I ilustram o desempenho ao longo do foco dentro de um olho humano (uma aberração de córnea esférica com 0,28 mm) para um projeto de óptica senoidal (FIGURAS 7A-7C) para um projeto de óptica senoidal modulado em amplitude (FIGURAS 7D-7F) e para um modo de realização de um projeto de óptica senoidal modulado em frequência da presente invenção (FIGURA 7G-7I). O desempenho nos três tamanhos de pupila foi avaliado: pupila de 3,5mm (FIGURAS 7A, 7D, 7G); pupila de 4,5mm (FIGURAS 7B, 7E, 7H); e, pupila de 6,0mm (FIGURAS 7C, 7F, 7I). Quatro frequências espaciais típicas foram utilizadas para a avaliação: 25, 50, 75 e 100 lp/mm.
[0038] Uma lente oftálmica de acordo com os ensinamentos da invenção pode ser empregada em diversas aplicações para correção da visão. Estas aplicações incluem, mas, não estão limitadas a: lentes intra-oculares (IOLs); lentes de contacto; implantes intra-estromais e outros dispositivos refrativos. Por exemplo, as lentes da invenção podem ser empregadas como lentes IOL intensificadas que melhoram os erros de refração residuais que, tipicamente, estão presentes após uma cirurgia de catarata. É bem sabido que na prática de uma cirurgia de catarata fatores como a precisão do instrumento cirúrgico; a precisão de lente IOL; os dados da biometria pré-operação; o
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12/12 nível de habilidade do cirurgião; e as diferenças na bolsa capsular entre os indivíduos podem provocar as modificações desejadas no erro de refração após a cirurgia. O desvio padrão destas variações do erro de refração pode alcançar 0,5 dioptrias. Tal erro de refração residual, que pode persistir durante um longo tempo, pode degradar a acuidade visual do paciente. Consequentemente, muitos pacientes precisarão de óculos para alcançar melhor acuidade visual depois da operação.
[0039] Uma IOL formada de acordo com os ensinamentos da invenção pode ser utilizada para produzir resultados mais previsíveis nas cirurgias de catarata, reduzindo desta forma a dependência dos óculos após a cirurgia de catarata. Em especial, uma IOL da invenção pode incluir uma superfície refrativa que possui desvios de superfície que provocam uma intensificação da profundidade de campo da IOL e desta forma uma sensitividade mais baixa da IOL aos erros acima descritos. Em outros termos, o olho de um paciente no qual uma IOL da invenção seja implantado mostra uma profundidade de foco ampliada e desta forma provê um melhor desempenho visual dentro de uma faixa mais ampla de focos. Desta forma, as variações do erro refrativo após a operação terão um reduzido impacto sobre o desempenho visual do paciente.
[0040] Todos aqueles que possuam uma qualificação ordinária na técnica saberão entender que podem ser feitas várias modificações nos modos de realização sem que se afaste do escopo da invenção.
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