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人眼视功能的检测与评估和视力矫正一直以来就是涉及几乎全体大众健康的大事。本论文的主要目标:(1)研究如何通过波前像差数据进行人眼视功能的快速、客观的评估;(2)解决临床术后高阶像差增大的光学来源问题,即基于准分子激光屈光手术角膜切削模型研究了手术过程中各种影响因素对术后像差增加的影响。
泽尼克像差对人眼光学质量的影响方面,各项泽尼克像差对人眼光学质量的影响存在较大差别,不同的像差组合和在同一组合下的不同像差比例对人眼光学质量的影响也存在明显的差别。为了对近视眼人群进行光学质量的统计和评估,测量了113个近视眼患者的所有226眼的波前像差,然后通过计算视觉质量提高率发现,当矫正最重要的球差(C40),彗差(C3-1),三叶草(C3-3),三叶草(C33),彗差(0C31)等5项像差时,在所有空间频率下的视觉质量都得到了明显的提高,而且被矫正的泽尼克像差项的阶次越大,则在更高空间频率下将能获得更大的视觉质量提高率。球差和离焦的补偿关系方面,研究表明:当符号相同的球差与离焦两项像差组合时,它们对视网膜图像质量的影响表现为明显地补偿关系,且随着球差的增大,它们之间的相互补偿效果更明显;同时从219只近视眼中挑选出30只屈光手术前的人眼,还随机选择了55只屈光手术后的人眼,这些眼的像差结构中球差的泽尼克系数都大于0.17μm,研究屈光手术前后近视眼患者眼中像差结构中的球差与离焦的关系,结果表明:屈光手术后的患眼中残存的离焦能够补偿手术过程中带来的球差对视功能的影响,从而部分补偿由于高阶像差增大而引起的视功能降低,而屈光手术前的患眼中的这种补偿关系没有统计学意义。在研究基于波前像差数据来评估术后人眼的视功能时,随机选择了36位近视眼患者屈光手术后的71只眼,所有眼都行LASIK手术30天以上,所有眼都进行了临床对比敏感度和波前像差数据的测量,通过波前像差数据和Stiles-Crawford效应(SCE)计算理论预测的对比敏感度,然后对比分析理论预测的对比敏感度和临床测得的对比敏感度,结果发现当既考虑SCE又考虑低阶和高阶像差对视功能的影响时,理论预测的术后人眼视功能与临床数据基本一致。
基于准分子屈光手术角膜切削模型,研究了切削偏心对常规屈光手术后残余像差的影响。结果表明:当考虑过渡区时,引入的像差项RMS值最大的是球差和彗差,但是除这两项像差之外,还包括其它高阶像差项:引入的彗差和球差都随着偏心量的变化而发生变化,考虑斜入射时引入的像差反而较不考虑斜入射时要大。当不考虑过渡区时,引入的像差项主要表现为球差和彗差,彗差的大小与切削偏心量成正比关系,而引入的球差几乎与切削偏心量没有关系。理论分析和临床数据分析都表明,偏心切削会产生明显的彗差。因此,屈光手术后高阶像差的增大部分原因是过渡区的存在和亚临床切削偏心的发生。
对波前引导的个性化屈光手术,首先测量了117只眼(77位研究对象)的波前像差数据,建立了基于这些数据的个性化屈光手术角膜切削模型,然后在考虑激光斜入射和过渡区时,研究切削偏心对波前引导的个性化屈光手术后残余像差的影响。结果表明:在考虑过渡区时,残余的彗差和离焦明显地比其它各项像差都大,而且随着切削中心平移量的增大而快速增大;手术后的球差,理论上也随着平移量的增大而增大且它的符号为正值;分析残余像差与眼球旋转的角度关系时发现,眼球旋转下引起的切削区亚临床的角度失配对残余像差的贡献较小;同时还分析了不考虑过渡区的情况,发现过渡区的存在可能是术后高阶像差增大的最主要原因之一,这与临床上术后高阶像差增大的结果一致。