波前像差與視覺(jué)質(zhì)量關(guān)系的研究進(jìn)展

1、DOC格式論文，方便您的復(fù)制修改刪減波前像差與視覺(jué)質(zhì)量關(guān)系的研究進(jìn)展（作者：?jiǎn)挝唬亨]編：）【關(guān)鍵詞】波前像差視覺(jué)質(zhì)量研究進(jìn)展像差在物理光學(xué)上已不是一個(gè)新概念，近幾年來(lái)隨著角膜屈光手術(shù) 的推廣，由其引發(fā)的術(shù)后夜間視力下降、對(duì)比敏感度下降、眩光等一 系列問(wèn)題將像差與屈光手術(shù)牢牢地聯(lián)系在一起，將這一物理光學(xué)的基本概念帶入了一個(gè)新舞臺(tái)，波前像差檢查技術(shù)的出現(xiàn)為準(zhǔn)分子激光角 膜屈光手術(shù)后的視覺(jué)質(zhì)量評(píng)價(jià)提供了一個(gè)客觀的方法，現(xiàn)將像差、視覺(jué)質(zhì)量有關(guān)內(nèi)容及他們的關(guān)系綜述如下。1像差概念和波前像差概述實(shí)際工作中光學(xué)系統(tǒng)所成的像與近軸光學(xué)（Paraxial Optics，高 斯光學(xué)）所獲得的結(jié)果不同，有一定的偏離

2、，光學(xué)成像相對(duì)近軸成像 的偏離稱像差。光的傳播是以波的形式振蕩向前的，一個(gè)點(diǎn)光源發(fā)出的光波是以球面波的形式向周圍擴(kuò)散，假設(shè)該點(diǎn)發(fā)出的光波在某一時(shí) 刻停滯不前，所有光點(diǎn)形成的一個(gè)波面，就像戰(zhàn)場(chǎng)陣地上士兵組成的 陣，因此稱為波陣面（wavefront），直譯為波前。當(dāng)該球面波向周圍 擴(kuò)散傳播沒(méi)有遇到人和不均勻的阻力時(shí)，其波面即為理想波面，是以理想像點(diǎn)為中心的一個(gè)球面；而實(shí)際上該球面波向周圍擴(kuò)散傳播時(shí)將受到介質(zhì)中不均勻的阻力，其波面應(yīng)為實(shí)際波面，是以非理想像點(diǎn)為 中心的一個(gè)波面，理想波面與實(shí)際波面之間的光程差(optical pathdifference,opd)即稱為波陣面像差(wavefront

3、 aberration)，直譯為波前像差1。根據(jù)人體生理學(xué)，對(duì)于人眼系統(tǒng)，其像差主要來(lái)源于其光學(xué)系統(tǒng) 的缺陷：角膜和晶狀體的表面不理想，其表面曲度存在局部偏差；角膜與晶狀體、玻璃體不同軸；角膜和晶狀體以及玻璃體的內(nèi)含物質(zhì)不 均勻，使折射率有局部偏差。各種光通過(guò)人眼的折射率不同，不可避 免地產(chǎn)生色差。研究顯示各種像差對(duì)人的視覺(jué)質(zhì)量都具有重要的影 響，在正常人眼的像差中，球差和色差是影響視網(wǎng)膜成像的重要因素。 而像散和彗差等軸外像差居于次要地位2。在瞳孔小于3 mm寸，人 眼的像差主要是離焦、散光、彗差、球差等常規(guī)的像差，當(dāng)瞳孔增大 超過(guò)7.3 mm時(shí)，影響人眼的視覺(jué)質(zhì)量和視網(wǎng)膜分辨率的主要原因是

4、 非常規(guī)像差3。單色像差和瞳孔的大小(即調(diào)節(jié)作用)有明顯相關(guān)性， 隨調(diào)節(jié)程度加強(qiáng)像差明顯升高，而且對(duì)于PRKLASIK術(shù)后大瞳孔(7 mm) 患者像差明顯高于小瞳孔(3 mm)的患者4。這些結(jié)構(gòu)上的偏差使得 經(jīng)過(guò)偏差部位的光線偏離理想光路，以至物體上一點(diǎn)在視網(wǎng)膜的對(duì)應(yīng) 點(diǎn)上不是一個(gè)理想的像點(diǎn)，而是一個(gè)發(fā)散的光斑，其結(jié)果是整個(gè)視網(wǎng) 膜像對(duì)比下降，視覺(jué)模糊。實(shí)踐證明，基于幾何光學(xué)原理對(duì)人眼光學(xué) 系統(tǒng)特性的傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法存在很大的局限性。2視覺(jué)質(zhì)量目前公認(rèn)的評(píng)價(jià)視覺(jué)質(zhì)量的指標(biāo)包括視力、對(duì)比敏感度檢查和主觀感受。對(duì)比敏感度對(duì)人眼視覺(jué)質(zhì)量的評(píng)估比視力要靈敏。視力是在高對(duì)比度下測(cè)得的對(duì)比敏感度函數(shù)上的一點(diǎn)，

5、即中央視力5，反映的 是黃斑中心凹對(duì)高對(duì)比度目標(biāo)的空間分辨力，在視覺(jué)生理上它遠(yuǎn)不及對(duì)比敏感度反映得全面，如在臨床上有些患者自覺(jué)視力已下降， 而視 力仍是正常值1.06。長(zhǎng)期以來(lái)視覺(jué)功能是以視力作為代表的，視力測(cè)定實(shí)際上是對(duì)一 定距離內(nèi)人眼分辨空間最小兩點(diǎn)間距的黃斑中心凹的中心視力，是對(duì)高對(duì)比、小目標(biāo)的分辨功能。隨著我們對(duì)人眼視覺(jué)質(zhì)量的不斷重視， 單純提高視力己經(jīng)不能滿足人們對(duì)較高視覺(jué)及生活質(zhì)量的要求。1956年Schade首先提出對(duì)比敏感度，將空間光柵用于分析視覺(jué) 系統(tǒng)的信息傳遞特性。Compbell等7認(rèn)為視覺(jué)系統(tǒng)中存在多個(gè)空間 頻率通道，每個(gè)通道只對(duì)很窄的空間頻率帶發(fā)生反應(yīng)。1984年，P

6、eny 將靈長(zhǎng)類動(dòng)物投射到外側(cè)膝狀體的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞分為P、M兩類。P細(xì)胞較小，投射到外側(cè)膝狀體的小細(xì)胞層，對(duì)高空間頻率、低時(shí)間 頻率刺激敏感;M細(xì)胞較大，投射到外側(cè)膝狀體的大細(xì)胞層，對(duì)低空 間頻率、高時(shí)間頻率刺激敏感。人眼要覺(jué)察到有對(duì)比度的存在，必須到一定的對(duì)比度閾值，而對(duì) 比度閾值的倒數(shù)即稱為對(duì)比敏感度 （Co ntrast sen sitivity,CS），它是辨認(rèn)在平均亮度下兩個(gè)可見區(qū)域間差異的能力，是人眼對(duì)剛好能識(shí)別出的某一空間頻率（視標(biāo)大小，粗細(xì)）的黑白相間光柵或條紋閉（對(duì) 比度閾值）的倒數(shù)。對(duì)比敏感度函數(shù)是以空間頻率為橫坐標(biāo)，以對(duì)比 敏感度為縱坐標(biāo)，將各空間頻率的對(duì)比敏感度連成

7、曲線，也稱對(duì)比敏 感度曲線，正常人CS的F曲線呈倒u形，即中頻區(qū)高，兩邊（低、高 頻區(qū)）低的形態(tài)8,低頻區(qū)主要反映視覺(jué)對(duì)比度情況，高頻區(qū)主要反 映視敏度情況，中頻區(qū)集中的反映了視覺(jué)對(duì)比度和中心視力綜合情 況。主觀感受包括視近物疲勞、視物重影、眩光、暗視模糊或駕駛困 難、其它視物不適等。3總像差與高階像差的改變及與視覺(jué)質(zhì)量的關(guān)系Kaemmere等9研究發(fā)現(xiàn)40歲以上的正常眼波前像差較其以下 年齡組的眼顯著增加，表現(xiàn)在三階像差（特別是垂直彗差 C7）及球差 （C12）隨年齡變化而改變?？紤]隨著年齡增長(zhǎng)，晶狀體密度不斷增加， 晶狀體內(nèi)各成份折射率梯度發(fā)生變化，晶狀體的球差逐漸由負(fù)向正轉(zhuǎn) 變,尤其在年

8、齡超過(guò)40歲后,晶狀體對(duì)整體像差的補(bǔ)償作用減少甚至 消失，進(jìn)而人眼出現(xiàn)對(duì)比敏感度和視力下降。Chalita等10指出準(zhǔn)分子屈光手術(shù)后總像差減少而高 階像差增加是由于低階像差（包括傾斜和離焦）占總像差的絕大部分， 而高階像差僅有一小部分，故術(shù)后總像差減小從另一角度證明了 LASIK的有效性。引起高階像差增加的原因很多，包括角膜的非球面 性改變、術(shù)后角膜的修復(fù)過(guò)程、晶體的調(diào)節(jié)等。LASIK術(shù)后總體像差減少，而高階像差增加，與視力無(wú)明顯相關(guān)性，總像差的改變，與術(shù) 前屈光度存在線性相關(guān)，但高階像差的變化與其無(wú)明顯相關(guān)， 提示了 并非所有的高階像差都會(huì)影響視覺(jué)質(zhì)量，有些高階像差甚至對(duì)視覺(jué)質(zhì) 量的提高是有

9、益的11-13，因此可以解釋很多具有超視力的飛行員 也可檢測(cè)到較大的高階像差。因此，目前很多屈光手術(shù)專家認(rèn)為，減 少醫(yī)源性球差比追求更小的高階像差更有意義。4術(shù)后Zernike函數(shù)項(xiàng)的改變及與視覺(jué)質(zhì)量的關(guān)系Zernike函數(shù)值C1-C27代表實(shí)際波陣面與參考波陣面的距離， 在前為正，在后為負(fù)，故比較大小時(shí)以絕對(duì)值為準(zhǔn)。在術(shù)后，由于屈 光手術(shù)矯正了包括球柱鏡在內(nèi)的低階像差，使得總體像差減小，但高階像差增大；尤其是代表彗差的C8和代表球差的C12但隨著時(shí)間的 推移，增大的球差和彗差又有減小14。研究表明，波陣面像差的檢 查受多種因素的影響，包括淚膜的狀態(tài)、瞳孔直徑、調(diào)節(jié)、屈光度、 屈光間質(zhì)的透明性

10、、年齡等各方面，例如瞳孔大小可影響像差的大小， 當(dāng)瞳孔散大時(shí)，光線經(jīng)過(guò)切削區(qū)和非切削比度15，這即為在較小的 切削區(qū)和較大的瞳孔直徑下夜間視力存在眩光和光暈現(xiàn)象的原因。在大瞳孔下，像差的影響因素增加約 1020倍16。在一些研究中術(shù) 后代表近視、遠(yuǎn)視的離焦 C4減小，且與術(shù)前的SE存在線性相關(guān)性， 證明了 LASIK的有效性，代表y、x方向彗差的C7 C8和4階球差 C12均增大，C8增大無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義可能與樣本量小有關(guān)。C7減小、C12增大者與視覺(jué)質(zhì)量的關(guān)系較為密切，證明 4階球差C12并未影響 視覺(jué)質(zhì)量，甚至對(duì)視覺(jué)質(zhì)量是有益的，需提高樣本量及延長(zhǎng)隨訪時(shí)間 進(jìn)一步明確其對(duì)視覺(jué)質(zhì)量的影響?；诓?/p>

11、陣面像差理論而發(fā)展起來(lái)的 波陣面像差引導(dǎo)的個(gè)體化切削，希望在治療近視、散光的同時(shí)，將整 個(gè)屈光系統(tǒng)的像差都加諸在角膜上解決，而事實(shí)上很難做到，因?yàn)橛绊懴癫畹暮芏嘁蛩厝缜忾g質(zhì)密度的改變、晶體的調(diào)節(jié)等，都不是可以人為控制的，且手術(shù)的同時(shí)改變了角膜中央凸、周邊平的非球面狀態(tài)，打破了眼整體的像差平衡，人為的引入了球差17-18。于是光物理學(xué)專家將Q值的概念引入到準(zhǔn)分子屈光手術(shù)中來(lái)，希望通過(guò)保證 手術(shù)前后角膜非球面形態(tài)的一致性來(lái)減少影響視覺(jué)質(zhì)量的醫(yī)源性球 差19。綜上所述，波前像差儀可以精確、快速、敏感地反映人眼屈光系統(tǒng)的光學(xué)特點(diǎn)，已成為研究人眼視網(wǎng)膜成像質(zhì)量的工具，可以廣泛地應(yīng)用于臨床和實(shí)驗(yàn)中。在屈

12、光手術(shù)中起了很好的指導(dǎo)作用，年齡、瞳 孔直徑、調(diào)節(jié)、屈光不正、鏡片、淚膜的穩(wěn)定性、晶狀體的透明性都 會(huì)對(duì)波前像差造成影響。目前波前像差引導(dǎo)的個(gè)體化切削在屈光不正 的治療中顯示了其獨(dú)特的優(yōu)越性，但它與視覺(jué)質(zhì)量的關(guān)系以及各個(gè)像 差與視覺(jué)質(zhì)量的關(guān)系仍是研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，需要進(jìn)一步研究和完善， 需要更多的工作以完善計(jì)算方法以矯正高階像差，使其在眼科領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1 王勤美.屈光手術(shù)學(xué)M.北京：人民衛(wèi)生出版社,2004:8-23.2瞿佳.視光學(xué)理論和方法M.北京:人民衛(wèi)生出版社,2004:192-222.3周天翔，瞿佳.波前理論在視覺(jué)質(zhì)量方面的應(yīng)用及其意義.眼視光學(xué)雜志,2002,2(3

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