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TWI656378B - 將近視加深者經歷之視力變異最小化的鏡片設計 - Google Patents

將近視加深者經歷之視力變異最小化的鏡片設計 Download PDF

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TWI656378B
TWI656378B TW104126783A TW104126783A TWI656378B TW I656378 B TWI656378 B TW I656378B TW 104126783 A TW104126783 A TW 104126783A TW 104126783 A TW104126783 A TW 104126783A TW I656378 B TWI656378 B TW I656378B
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myopia
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諾耶 布倫南
哈立德 謝哈布
傑佛瑞 羅夫曼
欣 魏
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美商壯生和壯生視覺關懷公司
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Abstract

本文揭示一種結合有焦度分布曲線(power profile)之隱形眼鏡，該等焦度分布曲線係基於在一段特定期間內神經敏銳度(neural sharpness)影像品質之變異的最小化，而最小化近視加深者之視力(visual acuity)變異。該隱形眼鏡包括一中心及至少一周圍區，該至少一周圍區環繞該中心且具有不同於該中心處之一屈光率(dioptric power)。該鏡片具有選自由下列所組成之群組的焦度分布曲線：具有球面像差(spherical aberration)之一焦度分布曲線、一多焦距(multifocal)焦度分布曲線、一自由成形(freeform)焦度分布曲線、以及一分段式(segmented)自由成形焦度分布曲線。該焦度分布曲線係基於一近視加深者之一初始近軸焦度(paraxial power)及在一段特定期間內之經界定的一近視加深率，從而得到神經敏銳度之受控制的改變，藉此使在該段期間開始時及在該段期間結束時的視力改變之改變最小化。

Description

將近視加深者經歷之視力變異最小化的鏡片設計
本發明係關於眼用鏡片(ophthalmic lens)。更具體而言，本發明係關於具有焦度分布曲線(power profile)的眼用鏡片，該等眼用鏡片提供眼窩視力矯正(foveal vision correction)，並將近視加深者(progressing myopes)隨著時間經歷的視力變異(visual acuity variation)最小化。
導致視力減退的常見病狀為近視(myopia)及遠視(hyperopia)，為此處方以眼鏡、或者硬式或軟式隱形眼鏡之型式的矯正鏡片。此等病狀一般係描述為眼睛的長度(length of the eye)與眼睛之光學元件(optical element)的焦點間的不平衡，患近視的眼睛聚焦於視網膜平面(retinal plane)的前方，而患遠視的眼睛聚焦於視網膜平面的後方。罹患近視一般係因眼睛的軸長增長至比眼睛之光學元件的焦距(focal length)更長，亦即眼睛變得太長。罹患遠視一般係因眼睛的軸長與眼睛之光學元件的焦距相較之下太短，亦即眼睛長得不夠長。
近視在全世界許多地區皆高度普遍。此病狀最大的隱憂就是其可能加深成高度近視，例如比五(5)或六(6)屈光度(diopter)更深，此會嚴重影響一個人在沒有視力輔助時正常運作的能力。高度近視亦與視網膜 病變(retinal disease)、白內障(cataract)、以及青光眼(glaucoma)之增高風險相關聯。
矯正鏡片經使用以變更眼睛之整體焦點(gross focus)以在視網膜平面呈現一較清楚的影像，分別藉由將焦點從平面前方移動以矯正近視、或從平面後方移動以矯正遠視。然而，對該等病狀的此矯正方法並不處理病狀的本因，而僅為假體或意欲處理症狀。此外，習用的球面當量焦度(spherical equivalent power)矯正方法(例如眼鏡及隱形眼鏡)在矯正靜態焦點誤差(static focus error)方面係有效的，但並未處理整體焦點誤差隨著時間的動態變化，從而導致視力結果在配鏡片之後很快就變差。
大部分眼睛並不只有單純的近視或遠視，而是有近視散光(astigmatism)或遠視散光。散光之焦點誤差導致一光之點源的影像形成為兩條在不同焦距處之互相垂直線。在以下的論述中，用語「近視(myopia)」及「遠視(hyperopia)」係分別用於包括單純的近視或近視散光、及遠視及遠視散光。
經過一年的時間，年輕的近視者通常會加深至較嚴重的近視。加深率範圍一般係從約-0.25 D/年至約-0.75 D/年。若在一年的開始為一近視加深者處方以一習用視力矯正(例如使用球面眼鏡鏡片)以提供最佳遠距離視力矯正(distance vision correction)，那麼在該年結束時，該患者可能會經歷輕微至嚴重的模糊遠距離視力。本發明致力於提供鏡片設計，以將此視力變異最小化且延長主體感到需要配新眼鏡前的期間。
本發明之鏡片設計藉由利用最小化近視加深者隨著時間經歷之視力變異來確保與先前技術相當或更好的遠距離視力矯正，而克服了先前技術之限制。
根據一態樣，本發明係關於一種眼用鏡片，該眼用鏡片係用於將一近視加深者的視力變異最小化。該鏡片包含一鏡片，該鏡片具有一中心及至少一周圍區，該至少一周圍區環繞該中心且具有不同於該中心處之一屈光率(dioptric power)。該鏡片具有選自由下列所組成之群組的焦度分布曲線：具有球面像差(spherical aberration)之一焦度分布曲線、一多焦距(multifocal)焦度分布曲線、一自由成形(freeform)焦度分布曲線、以及一分段式(segmented)自由成形焦度分布曲線。該焦度分布曲線係基於一近視加深者之一初始近軸焦度(paraxial power)及在一段特定期間內之經界定的一近視加深率而測定，以使視力在該段期間開始時及在該段期間結束時的改變最小化。
根據另一態樣，本發明係關於一種方法，該方法係用於將一近視加深者的視力變異最小化。提供一種眼用鏡片，該眼用鏡片具有一中心及至少一周圍區，該至少一周圍區環繞該中心且具有不同於該中心處之一屈光率。該鏡片之焦度分布曲線係選自由下列所組成之群組：具有球面像差之一焦度分布曲線、一多焦距焦度分布曲線、一自由成形焦度分布曲線、以及一分段式自由成形焦度分布曲線。該鏡片之焦度分布曲線係基於一近視加深者之一近軸焦度及在一段特定期間內之經界定的一近視加深率而測定，以使視力在該段期間開始時及在該段期間結束時的改變最小化。
本發明之隱形眼鏡經設計具有一焦度分布曲線，以最小化近視加深者隨著時間經歷之視力變異。
本發明之鏡片設計亦可基於主體眼睛的平均瞳孔大小客製化，以兼而達成好的眼窩視力矯正，並最小化隨著時間的視力表現變異。
本發明之隱形眼鏡設計提供一簡單、具成本效益且有效的手段及方法，用於矯正近視加深者之近視，而此近視加深率正在全球各地日益增加中。
700‧‧‧隱形眼鏡；鏡片
702‧‧‧光學區
704‧‧‧外圍區
706‧‧‧第一中心區；實質上圓形第一區
708‧‧‧周圍區；環狀外圍區
A‧‧‧點
從以下對本發明較佳實施例之更詳細說明中，如附圖所繪示，將更清楚明白本發明之前述及其他特徵與優勢。
圖1A係針對始於-3.00D之球面當量折射誤差之一主體所用的習用眼鏡球面鏡片之焦度分布曲線。
圖1B係顯示神經敏銳度(neural sharpness)對圖1A之鏡片的近視折射誤差加深之曲線圖。
圖2A係針對始於-3.00D之球面當量折射誤差之一主體所用且根據本發明的一球面眼用鏡片之焦度分布曲線。
圖2B係顯示神經敏銳度對圖2A之鏡片的近視折射誤差加深之曲線圖。
圖3A係針對始於-3.00D之球面當量折射誤差之一主體所用且根據本發明具有球面像差的眼用鏡片之焦度分布曲線。
圖3B係顯示神經敏銳度對圖3A之鏡片的近視折射誤差加深之曲線圖。
圖4A係針對始於-3.00D之球面當量折射誤差之一主體所用且根據本發明的一多焦距眼用鏡片之焦度分布曲線。
圖4B係顯示神經敏銳度對圖4A之鏡片的近視折射誤差加深之曲線圖。
圖5A係針對始於-3.00D之球面當量折射誤差之一主體所用且根據本發明的一自由成形眼用鏡片之焦度分布曲線。
圖5B係顯示神經敏銳度對圖5A之鏡片的近視折射誤差加深之曲線圖。
圖6A係針對始於一-3.00D之球面當量折射誤差之一主體所用且根據本發明的一分段式自由成形眼用鏡片之焦度分布曲線。
圖6B係顯示神經敏銳度對圖6A之鏡片的近視折射誤差加深之曲線圖。
圖7係根據本發明之一例示性隱形眼鏡的示意圖。
近視者通常隨著時間加深至更嚴重的近視。根據本發明，提供之鏡片設計具有一中心及至少一周圍區，該至少一周圍區環繞該中心且具有不同於該中心處之一屈光率。該等鏡片設計可具有多種焦度分布曲線，包括但不限於球面鏡片、具有球面像差之鏡片、多焦距鏡片、自由成形鏡片、分段式自由成形鏡片、以及類似者。根據本發明，該等焦度分布曲線將視力變異之變化(如藉由在經界定之一近視加深率下、在一段特定期間內之神經敏銳度所測量者)最小化。
根據本發明，一近視加深率可基於下列因子中之至少一者選定，例如：性別、年齡、種族、家族病史、或其任何組合。在特定實施例中，近視加深率之範圍可係從約-0.25D/年至約-0.75D/年。近視之盛行率、發生率及加深率在流行病學研究中經廣泛發表，且可見於例如Journal of Investigative Ophthalmology and Visual Science,IVOS.org之文獻中。
如以神經敏銳度所測量者，不同階段的近視加深之視網膜影像品質經基於四個因子計算：入射瞳孔大小(EP)、折射誤差(Rx)、眼睛之光學件(optics)、以及一鏡片之光學件。
神經敏銳度係由下列方程式得出：
其中psf或點擴散函數係一點源(point object)之影像，且經計算為瞳孔函數P(X,Y)之反向傅立葉轉換的平方量值，其中P(X,Y)係得自P(X,Y)=A(X,Y)exp(ik W(X,Y)), (2)
其中k係波數(2π/波長)，且A(X,Y)係瞳孔座標X,Y之一光學切趾函數(optical apodization function)、psfDL係用於相同瞳孔直徑之繞射限制(diffraction-limited)psf，且gN(X,Y)係一二變量高斯神經加權函數(bivariate-Gaussian,neural weighting function)。如需神經敏銳度之更完整的定義及計算，請見Thibos等人之Accuracy and precision of objective refraction from wave front aberrations,Journal of Vision(2004)4,329-351，其論述使用波前像差(wave front aberration)來測定一眼睛之最佳矯正的問題。該隱形眼鏡及該眼睛之波前W(X,Y)係由下列所給出之各者的總合：WCL+eye(X,Y)=WCL(X,Y)+Weye(X,Y)EP,Rx。 (3)
在不同入射瞳孔(EP)大小下及在不同近軸焦度(Rx)下之波前變異(wave front variation)係基於一段特定期間內之除外近視加深率(excepted myopic progression rate)而計算。此等波前誤差對神經敏銳度之影響可經測定。據此，可藉由模型化及藉由臨床分析來確立一鏡片焦度分布曲線在一段特定期間之可接受的神經敏銳度。在特定實施例中，在該段期間開始至該段期間結束間，對於4.5mm或6.5mm入射瞳孔大小任一者的神經敏銳度差異係約-0.1至約-0.5。
現請參照圖1A，其繪示一習用之眼鏡或隱形眼鏡鏡片在-3.00D近軸焦度下的焦度分布曲線。該焦度在整個鏡片徑向距離上皆係相對恆定的。
圖1B係顯示神經敏銳度改變對圖1A之鏡片的近視折射誤差加深之曲線圖。如所繪示者，年度開始時(初始適配)之-3.00D神經敏銳度(年度開始時之Rx)係最佳的，並隨著主體折射改變至-3.75D而於年度結束時銳減。此情況中的神經敏銳度之負面改變(下降)，於4.5mm及6.5mm之入射瞳孔直徑下，分別超過2.75至3.75。據此，可預期視力之一顯著減退，隨後對鏡片表現的不滿意度增加。
現請參照圖2A，其繪示根據本發明之一第一眼用鏡片設計之一焦度分布曲線，該眼用鏡片設計不具有球面像差。該焦度之範圍可小於一近軸焦度(例如所示之-3.00D)約0.25D至約0.50D。該鏡片之焦度分布曲線係藉由假設一隨著一段期間經過的近視加深率、及測定可接受的神經敏銳度而測定。假設一近視加深率係-0.75D/年，可接受的神經敏銳度得出鏡片設計的一焦度為-3.32D。
圖2B顯示圖2A之鏡片在4.5mm及6.5mm入射瞳孔大小下，神經敏銳度改變對近視折射誤差加深之曲線圖。如所繪示者，-3.00D之神經敏銳度(年度開始時之Rx)係相似於年度結束時之神經敏銳度(-3.75D)。據此，視力變異之改變經最小化。
現請參照圖3A，其繪示根據本發明之一第二眼用鏡片設計之一焦度分布曲線，該第二眼用鏡片設計具有球面像差。該鏡片之焦度分布曲線係藉由假設-0.75D/年之一近視加深率、及測定可接受的神經敏銳度而測定。
該鏡片在其中心可具有一小於近軸焦度之焦度(例如介於-3.50D至-4.00D間，其係小於-3.00D之一近軸焦度，如圖3A所示)。屈光率可從該鏡片之中心增加至點A。點A處的焦度可在該近軸焦度周圍約-0.25D至約+0.25D間。點A的位置可遠離該中心約1.75mm至約2.25mm間。超過點A，焦度可下降至瞳孔或光學區之邊緣。該下降之量值可介於約1.50D至約2.00D間。
圖3B顯示圖3A之鏡片在4.5mm及6.5mm入射瞳孔大小下，神經敏銳度改變對近視折射誤差加深之曲線圖。如所繪示者，-3.00D之神經敏銳度(年度開始時之Rx)係相似於年度結束時之神經敏銳度(-3.75D)。視力變異之改變經最小化。
現請參照圖4A，其繪示根據本發明之一第三眼用鏡片設計之一多焦距焦度分布曲線。該焦度分布曲線可包含二或更多個階梯狀或不連續區。在圖4A之特定實施例中，該多焦距焦度分布曲線包含四個區、且係藉由假設-0.75D之一近視加深率而測定。
第一階梯狀區中之焦度可小於該近軸焦度(例如-3.00D)約0.25D至約0.50D，且該第一階梯狀區之寬度可在約0.5mm至約1.0mm之間。第二階梯狀區的焦度可比該第一階梯狀區之焦度更正向約0.10D，且小於該近軸焦度約0.25D至0.50D。該第二階梯狀區之寬度可在約0.5mm至約1.0mm之間。第三階梯狀區的焦度近似於眼睛之一近軸焦度(-3.00D周圍之約+/-0.25D)，且具有一範圍從約0.5mm至約1.0mm之寬度。第四階梯狀區之焦度範圍小於該近軸焦度約0.50D至約0.75D間。
根據本發明之一多焦距焦度分布曲線鏡片設計亦可具有負球面像差。在特定實施例中，該負球面像差之量值範圍可從約-0.03D/mm2至約-0.10D/mm2。
圖4B顯示圖4A之鏡片在4.5mm及6.5mm入射瞳孔大小下，神經敏銳度改變對近視折射誤差加深之曲線圖。如所繪示者，-3.00D之神經敏銳度(年度開始時之Rx)係相似於年度結束時之神經敏銳度(-3.75D)。視力變異之改變因此經最小化。
現請參照圖5A，其繪示根據本發明之一第四眼用鏡片設計之一自由成形焦度分布曲線。該鏡片之焦度分布曲線係藉由假設-0.75D/年之一近視加深率、及測定可接受的神經敏銳度而測定。
該焦度分布曲線在一近軸焦度(例如-3.00D)周圍之-1.00D及+1.00D間調變(modulate)，例如介於-0.20D及+0.80D間。在圖5A之特定實施例中，該鏡片設計具有三個峰：一位於離該鏡片中心約0.25mm處之第一峰、一位於離該中心約1.6mm處之第二峰、以及一位於離該中心約3.0mm處之第三峰。一第一谷係位於該第一及第二峰間，而一第二谷係位於該第二及第三峰間。然而，峰之數量可有不同，且峰與峰間的距離可有不同。
圖5B顯示圖5A之鏡片在4.5mm及6.5mm入射瞳孔大小下，神經敏銳度改變對近視折射誤差加深之曲線圖。如所繪示者，-3.00D之神經敏銳度(年度開始時之Rx)相似於年度結束時之神經敏銳度(-3.75D)。
現請參照圖6A，其繪示根據本發明之一第五眼用鏡片設計之一分段式自由成形焦度分布曲線。圖6A之鏡片係圖4A之鏡片的一衍生物，且係藉由在該四區之各者上加入+/- 0.25D之焦度調變來取得。此調變可經加入至任何數量的區。
圖6B顯示圖6A之鏡片在4.5mm及6.5mm入射瞳孔大小下，神經敏銳度改變對近視折射誤差加深之曲線圖。如所繪示者，-3.00D 之神經敏銳度(年度開始時之Rx)係相似於年度結束時之神經敏銳度(-3.75D)。
請參照圖7，所繪示者為根據本發明之一實施例之隱形眼鏡700的示意圖。隱形眼鏡700包含一光學區702與一外圍區704。光學區702包含一第一中心區706及至少一周圍區708。在特定實施例中，光學區702之直徑可經選定為8.0mm，實質上圓形第一區706的直徑可經選定為4.0mm，而一環狀外圍區708之邊界直徑(boundary diameter)可為5mm及6.5mm，如從鏡片700之幾何中心所測量者。重要的是請注意，圖7僅繪示本發明之一例示性實施例。舉例而言，在此例示性實施例中，該至少一周圍區708之外邊界並不一定與光學區702之外部邊緣重合，但在其他例示性實施例中它們可能會重合。外圍區704環繞光學區702，且提供標準隱形眼鏡之特徵，包括鏡片定位及集中。根據一例示性實施例，外圍區704可包括一或多個穩定機制，以降低鏡片在眼睛上時之轉動。
重要的是請注意，圖7中的各種區經繪示為同心圓，該等區可包含任何合適的圓形或非圓形，例如橢圓形。
重要的是請注意，由於眼睛之入射瞳孔大小在各亞群(subpopulation)間有所不同，因此在某些例示性實施例中，鏡片設計可客製化，以基於患者的平均瞳孔大小兼而達成良好的眼窩視力矯正及近視治療效能。此外，由於對小兒患者而言瞳孔大小與折射及年齡相關聯，因此在某些例示性實施例中，鏡片可基於小兒亞群之各子群(subgroup)的瞳孔大小，經進一步為特定年齡及/或折射最佳化。基本上，焦度分布曲線可為瞳孔大小調整或訂做，以在眼窩視力矯正、及一跨一範圍之瞳孔大小隨著時間之視力最小化間達成最適平衡。
目前可得的隱形眼鏡在視力矯正上仍為符合成本效益的手段。此薄型塑膠鏡片貼合於眼睛角膜上方以矯正視力缺陷，包括近視或近視眼、遠視或遠視眼、散光(即角膜的非球面性)與老花(即晶狀體失去調變能力)。隱形眼鏡有許多形式且以各種材料製成，以提供不同的機能。
日戴型軟式隱形眼鏡通常是由軟質聚合物材料製成，這些材料並與水結合以提供透氧性。日戴型軟式隱形眼鏡可為日拋式或長戴拋棄式。日拋式隱形眼鏡通常在配戴一日後即丟棄，而長戴式拋棄式隱形眼鏡則通常可配戴至多三十日以上。有色軟式隱形眼鏡使用不同材料以提供不同機能。例如，可見性染色隱形眼鏡(visibility tint contact lens)使用淺色染色來協助配戴者找到掉落的隱形眼鏡；增色用染色隱形眼鏡(enhancement tint contact lens)具有半透明的染色來加強配戴者眼睛天生的顏色；變色用染色隱形眼鏡(color tint contact lens)包含較深、不透明的染色來改變配戴者眼睛的顏色；而濾光用染色隱形眼鏡(light filtering tint contact lens)的功能則為強化某些顏色同時弱化其他顏色。剛性透氣硬式隱形眼鏡(rigid gas permeable hard contact lens)係由含矽氧烷的聚合物所製成，但較軟式隱形眼鏡更具剛性，故因而能保持其形狀且更為耐用。雙焦距隱形眼鏡(bifocal contact lens)係專為老花患者所設計，並且有軟式與硬式兩種。複曲面隱形眼鏡(toric contact lens)係專為散光患者所設計，並也有軟式與硬式兩種。也有結合以上不同態樣之組合式鏡片，例如混合型隱形眼鏡(hybrid contact lens)。
重要的是請注意，本發明之鏡片設計可併入於以任何數量之材料形成的任何數量之不同隱形眼鏡。確切而言，本發明之鏡片設計可經利用於本文所述之任何隱形眼鏡中，包括日戴型軟式隱形眼鏡、剛性透氣式隱形眼鏡、雙焦距隱形眼鏡、複曲面隱形眼鏡及混合型隱形眼鏡。此 外，雖然本發明之描述係關於隱形眼鏡，但重要的是請注意，本發明之概念可利用於眼鏡鏡片(spectacle lens)、人工水晶體(intraocular lens)、角膜植入物(corneal inlay)及覆蓋物(onlay)。
儘管所顯示與所描繪者是被認為最實用且最佳的實施例，但對所屬技術領域中具有通常知識者來說，仍可輕易思及偏離所描述且所顯示的特定設計與方法，且可加以運用而不脫離本發明的精神與範疇。本發明並不限於所敘述及繪示的具體構造，而是應理解為符合可能落在所附申請專利範圍之範疇內的所有修改形式。

Claims (6)

  1. 一種用於將一近視加深者(progressing myope)的視力變異(visual acuity variation)最小化的眼用鏡片(ophthalmic lens)，該眼用鏡片包含一鏡片，該鏡片具有一中心及至少一周圍區，該至少一周圍區環繞該中心且具有不同於該中心處之一屈光率(dioptric power)，其中該鏡片具有選自下列群組的焦度分布曲線：具有球面像差(spherical aberration)之一焦度分布曲線、一多焦距(multifocal)焦度分布曲線、以及一自由成形(freeform)焦度分布曲線，該焦度分布曲線係基於一近視加深者之一初始近軸焦度(paraxial power)及在一段特定期間內之經界定的一近視加深率而測定，以使視力在該段期間開始時及在該段期間結束時的改變最小化，其中該焦度分布曲線具有一球面像差，且其中該鏡片之該中心處的一焦度係小於一近軸焦度，該屈光率可從該鏡片之中心增加至一點，該點的位置可在該近軸焦度周圍-0.25 D至+0.25 D間；其中該焦度分布曲線包含一多焦距焦度分布曲線，該多焦距焦度分布曲線具有二或更多個階梯狀或不連續之周圍區，其中環繞該鏡片之該中心的一第一階梯狀周圍區具有小於一近軸焦度的一焦度，且一第二階梯狀周圍區具有該近軸焦度之+/- 0.25 D的一屈光率；以及其中該焦度分布曲線包含一自由成形焦度分布曲線，該自由成形焦度分布曲線具有複數個在一近軸焦度周圍之-0.20 D至+0.80 D間調變(modulate)的峰，其中該焦度分布曲線包含在該至少一周圍區中之三個峰。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之眼用鏡片，其中經界定之該近視加深率係從約-0.25 D/年至-0.75 D/年。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之眼用鏡片，其中在該段期間開始至該段期間結束間，對於4.5mm或6.5mm之一入射瞳孔直徑(entrance pupil diameter)的神經敏銳度(neural sharpness)差異係約-0.1至約-0.5。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之眼用鏡片，其中該眼用鏡片包含一隱形眼鏡。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之眼用鏡片，其中該眼用鏡片包含一人工水晶體(intraocular lens)、一角膜植入物(corneal inlay)、或一角膜覆蓋物(corneal onlay)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之眼用鏡片，其進一步包含一或多個穩定機制，以降低該眼用鏡片在眼睛上時之轉動。
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