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理想的眼睛如上图所示,平行光线进入眼睛后最后全部汇聚到黄斑中心凹这一点上。
而存在光学缺陷的眼睛,平行光线进入眼内后,不会完全汇聚成一点,到达眼底的顺序也是有钱有后。
上面两幅图中,分别是完美的眼睛和存在光学缺陷的眼睛的对比,就能发现存在光学缺陷的眼睛视觉质量会比完美的眼睛要差得多。
那存在光学缺陷的眼睛倒是是什么导致的呢?研究发现,正常人的眼睛,在瞳孔大于3mm的情况下,未形成白内障的患者,像差是最主要的影响因素!
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角膜和晶状体的表面不理想,其表面曲度存在局部偏差;
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角膜和晶状体以及玻璃体的内含物质不均匀,以致折射率有局部偏差。
目前描述眼光学成像质量最主要的有上述的四种方式,ITrace也全部都有这些表达方法。
MTF曲线的趋势,若斜率越大,代表镜头分辨率越糟,MTF的曲线所包围的区域越大,相对斜率也较小,镜头分辨率也越好。
波前是指垂直于所有光线的一个面,那平行光束能够得到平面波前,汇聚光束能够得到球面波前,这些都是理想的波前。
同样,若从眼内往外发散的光,到眼外因为屈光间质的原因也可能不会得到平行的光线,此时产生的即为不规则的平面波前。
那什么叫做波前像差呢?理想波前与实际波前之间的差即为波前像差!可能有的老师还是会不理解,其实可以将理想波前面想象成理想的海平面,那实际波前面即为真是的海平面,理想的海平面应该是像镜子一样的平滑,但是实际的海平面会比理想的海平面有的地方高,有的地方低,这些高低之间的距离用颜色表示出来就是波前像差图。
理想的光学系统存在明确的光轴,整个系统是旋转轴对称的。而人眼并非如此,人眼受各种倾斜、非对称和非同心的几何缺陷的影响,其光轴仅是一个近似的假想轴线,而视网膜上的成像存在不同程度的扭曲,和模糊,这便是像差。
像差又分为低阶像差和高阶像差。低阶像差有离焦(近视和远视)和散光,即传统的屈光问题,低阶像差是可以人为矫正的;高阶像差又分球差彗差三叶草差等更多阶,阶数越高所描述的像差内容越复杂。
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Zernike多项式是正交于单位圆上的一组函数,通过Zernike多项式,眼光学系统像差可以量化,在每个圆形孔径上任何像差均可以用Zernike多项式表示。
解读:
像差如此复杂,那如何来表达呢?目前基本上是以泽尼克多项式的形式表达。
全眼像差和角膜像差是否有一定的关系呢?
那么,全眼像差和角膜像差的关系是什么呢?
对于有些人来说, 整个眼睛的波前像差取决于角膜像差 (He, Gwiazda, Held & Thorn, 2001)
解读:
有的人,全眼像差主要以角膜像差为主。
一部分人,整个眼睛的波前像差相对于角膜像差是减少的。(He, Gwiazda, Held & Thorn, 2001)
解读:
有的人,角膜像差和眼内像差互补,导致全眼像差比二者都小。
另一部分人, 整个眼睛的波前像差相对于角膜像差是增加的 (He, Gwiazda, Held & Thorn, 2001) 。
解读:
还有一些人,角膜像差与眼内像差相互叠加,导致全眼像差比二者都大。
能精准的测量出波前像差就可对人演的视觉质量进行准确判断,亦可为屈光手术或者白内障手术或者角膜塑形术等提供更精确的信息!
像差分析与CSD:根据像差分析进行IOL的选择和手术设计
低阶像差:散光
高阶像差:彗差 球差 三叶草
模糊和重影
-由彗差引起
眩光和光晕
-由球差引起
星芒
-由三叶草差引起
解读:
比如这张图上的就是眼内和角膜的散光相互抵消,导致全眼散光较小。
ITrace不光可以将角膜和晶体相差分离,还可以通过E字视标将高阶像差和低阶像差分离。图上,总的像差比较大,但是低阶像差比较小,主要原因是高阶像差大导致的视觉质量较差。
这张图上则是高阶像差较小,因为低阶像差较大导致的视觉质量下降。那这样分离有什么用呢?其实可以通过这样分析来判断,同样是看不清楚,第一个人戴眼镜和不带眼镜并不会有太大的差别,也就是说矫正视力不会很好;相反第二个人戴上眼镜就能够有一个较好的视力(低阶像差可以矫正,高阶像差无法矫正)。
扫描角膜直径2MM时,像差主要为散光。且散光相对规则。
分析
iTrace,角膜地形图,MASTER各项检查之间可重复性尚可,患者对术后视觉质量要求高,单纯植入非球人工晶状体而不解决高散光的问题,显然不能很好的提高视觉质量。那么,对于这个患者我们还是给他选择了散光矫正型IOL。
Ronald B. Melles, MD, Jack T. Holladay, MD, MSEE,William J. Chang, MD. Accuracy of intraocular lens calculation formulas.Ophthalmology vol.125,Feb 2018
若考虑PCA则可以计算出更准确的总体角膜散光(Total corneal Astigmatism – TAC)。
若不考虑PCA,可能导致:顺规性散光的过矫 或 逆规性散光的欠矫。
【1】Koch DD et al. Contribution of posterior corneal astigmatism to total corneal astigmatism. J Cataract Refract Surg. 2012 Decc;38(12):2080-7
【2】Koch, et al. Correcting astigmatism with toric intraocular lenses: Effect of posterior corneal astigmatism. J Cataract Refraact Surg - Vol 39, Dec 2013
考虑到患者PCA较大,我们分别计算了predicted PCA和measured PCA,对比分析。计算结果差异不大,一致性可。
采用iTrace数据measured下的PCA计算:
采用MASTER数据predicted下的PCA计算:
- DisCoVisc:registered:实现更优角膜内皮保护;
- 低负压低流速减少术中前房波动,实现更好的对囊袋和视神经的保护
术前患者整体评估
不轻易放弃患者
充分沟通
手术设计------小心求证,大胆假设
- 根据患者角膜光学特性及患者需求选择合适人工晶体
FLACS+AK+联合植入+2.5D/+3.0D
现病史:双眼无明显诱因下出现渐进性视力下降,无眼红眼痛、无畏光流泪、无视物变形等症状。
PRE OS MTF
术后视觉质量检查 POST OD PSF
PRE OD MTF
术后视觉质量检查 POST OD PSF
PRE OD MTF
在此类型地形图中,显示有排列着的角膜屈光力。地形图上的各个点上,标有角膜球面的屈光力,能够清晰地看到角膜的屈光力和角膜的形状。利用此地形图可以很快识别出正常的角膜。也就是说,该图用一种颜色来表示没有散光的角膜球面。
Refractive Power是指将角膜看作透镜来考察的一种显示方式。使用Standard(Axial)Power,按照Snell(斯涅耳)法则求出焦点距离,其倒数就是Refractive Power(屈光力)的值。例如,在拍摄模型眼的球面时,周边部分的Refractive Power(屈光力)值要大于中心部分的屈光力值。这样,Refractive Power地形图根据角膜弯曲的程度,得到图像的色差。此类型适用于分析角膜的光学特性。
Instantaneous(Tangential)瞬间类型(切线)
Instantaneous Power(瞬间力)是通过将角膜形状进行2次微分之后计算出来的。与Standard(Axial)Power地形图相比,此地形图能够更清晰地显示角膜的局部变化。正因为此,Instantaneous地形图比Standard地形图,能够更加显著地表示从正常曲率半径急剧变化到圆锥角膜的收缩曲率半径的变化过程。同样,在该类型地形图上,能够突出显示出在PRK过程中被镭射光切除的部分以及周边部分和边缘部分。
在Height地形图中,能够以微米形式显示角膜的厚度。该厚度是通过使用Zernike Polynomials(泽尔尼克多项式)由计算机计算出。Zernike Polynomials(泽尔尼克多项式)是由亚里桑那州立大学的John Greivencamp博士、路易斯安娜州立大学的Stephen D.Klyce博士以及Computed Anatomy公司的Doug Brenner博士共同研究出的计算方法。
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