3D焦深人工晶体面型优化设计和制作

China has been in the backward position at Intraocular Lens design and fabrication. The Intraocular Lens with accommodation ability is of great economic and scientific value. The extending depth of focus design is used to design Intraocular Lens for hunman eye to design and fabricate Intraocular Lens with 3D depth of foucs,aiming to make the eye see clearly in a 3D continuous distance. The following contents will be studied in this project: the mehod to design the the phase plate with 3D depth of focus; the imaging and visal properties of the eye with the designed Intraocular Lens; the effects of the corneal aberrations on the Intraocular Lens with 3D depht of focus; fabrication the designed Intraocular Lens and experimentally study the designed Intraocular Lens. The noval idea of the project is applying the idea of extending depth of focus to the Intraocular Lens design. The main innovation points are: the extending depth of focus is applied to the Intraocular Lens design; design Intraocular Lens with 3D depth of foucs when the corneal aberrations are considered; the Intraocular Lens with 3D depht of foucs is to be fabricated and the imaging quality will be studied.

我国在用于白内障手术的人工晶体的设计和制造方面一直处于落后地位；具有连续调节范围的人工晶体的设计是一个具有极大经济价值和科学价值的重要课题。本项目拟将光学中大焦深设计的理念应用于人工晶状体的设计，设计和制作3D焦深的人工晶体。使植入此人工晶体的人眼能够在3D连续范围内清晰视物，以恢复术后人眼的调节能力。本项目拟研究以下内容：3D焦深位相板及3D焦深人工晶体的设计方法；植入3D焦深人工晶体后人眼的成像和视觉性能；角膜像差存在时3D焦深人工晶体的设计；3D焦深人工晶体的制作和成像性能的实验研究。项目的创新思想在于将光学中的大焦深技术应用于人工晶体的设计，使人眼获得连续的范围内的清晰视物，即调节能力。主要的创新点是：首次用全光学方法设计3D焦深人工晶体；首次研究了人眼角膜像差存在3D大焦深人工晶体设计；首次将设计的3D焦深人工晶体进行实际加工，分析其成像性能。

随着老龄化社会的到来，老龄人口急剧攀升，白内障患者和老视人口也大幅增加，因此对于老视矫正的需求大增。老视矫正的最终目标是使老年人实现类似于年轻人的连续视物范围。本项目针对此目标，旨在设计能够提供连续清晰视物范围的人工晶体，即3D焦深范围的人工晶体。在项目的资助下，我们设计了考虑剩余调节力的人工晶体、大焦深非球面衍射型人工晶体、基于长焦深小焦斑光束整形技术的人工晶体、大焦深非球面人工晶体和双区域非球面衍射型人工晶体。. 通过一系列的研究，设计出焦深范为不等（1.5 D，3 D，4 D等）的人工晶体。该人工晶体在视网膜黄斑对应的±5°视场范围内、白光成像条件下，成像性能良好（对3D范围内的任意物距，50lp/mm 处的MTF值均高于0.38），且其成像质量基本不受瞳孔大小变化的影响，满足了人工晶体植入人眼时，对成像的基本要求。根据该设计加工的人工晶体，表现出了与设计基本相符的实际光学性能。. 同时我们也设计了矫正近视和老视的隐形眼镜，研究了光剑原件及分型波带片用于老视矫正的可能。另外，通过该项目的执行，我们掌握了大焦深人工晶体成像质量和视觉质量的评价方法，如MTF曲线、through focus MTF、Snellen E视网膜像的模拟、植入人工晶体人眼视力的模拟等方法。采用这些方法，可以在设计阶段，对人工晶体的性能进行可靠的评估。. 该项目的科学意义在于，单焦点的老视矫正，不能满足老年人正常生活的需要，大焦深的人工晶体，在一定程度上为老年人提供了类似于年轻的连续视觉范围，从而提高其生活质量。另外，多焦点或大焦深的人工晶体设计一直为外国医疗器械公司垄断，国内自主知识产权极少。在基金委项目的支持下，我们申请了多项国家发明专利，目前有两项已经获得了国家发明专利的授权，形成了自主知识产权，在将来有望实现成果转化。