纠正高阶相差的波前像差引导的“自适应光学”眼镜原理

欢迎关注援友主页

本文摘自搜狐博客，作者眼科医师常征
http://changzhengdr.blog.sohu.com/158747211.html

从纯理论的观点看，人类的角膜除了透明、平坦、平滑、规则之外，其理想的光学质量应该是椭圆的几何形状，并有适当的形状因数（非球面），而且角膜的顶点要正好位于视轴上。角膜不适当的形状因数（扁圆的几何形状）就会导致球面像差的产生，而偏离中心的顶点则会产生彗星像差，倾斜又会产生不规则散光，因此，眼球高阶像差（HOA）主要是由角膜表面的不规则所引起。一台成功的近视矫正手术后，低阶像差中的球面离焦（近视、远视）、柱镜（散光）、规则散光一般都会得到明显的改善。但是，有部份患者的视觉主诉是最佳矫正视力下降或者视觉质量的下降，比如：出现鬼影图像、重影、眩光、光晕、彗星状拖尾、星芒辐射线或者其他光学紊乱现象，而且这些现象基本上是在夜间出现。主要原因就是手术引起的医源性高阶像差（HOA），这些高阶像差无法通过常规的方法，比如普通的准分子激光、标准眼镜、软性隐形眼镜来矫正，因为它们只能用于矫正低阶像差。

最近坐落于圣地亚哥的Ophthonix公司，使用了一种新的方法：“Z-View波前像差仪”来检测、对比、记录屈光不正患者的眼睛像差，最后得出一个详细的波前像差立体图像，如同眼睛的“个性化指纹”。一种经过定制的、可以在夜间驾驶时减少眩光的镜片——“iZon镜片”，就是这种技术下的产品。

2006年12月，Ophthonix公司因为这项技术获得了包括投资商KleinerPerkinsCaufield & Byers在内的，总共3510万美元的投资金额。

波前像差技术引导制作的“iZon镜片”，是一种根据Zernik（注：数学家泽立克）多项式进行编程处理的聚合体镜片，可以点对点的消除高达6阶的眼球像差，将含有眼球波前像差数据的聚合体夹入前后两片空白镜片之间，压制成一个多层透镜。该镜片的表面镀有一层抗反射指数为1.6、能防UV功能、抗磨损、疏水的薄膜。

这一技术首先用于验光配镜，而后发现还可以修正激光手术之后独特的残余高阶像差，提高患者的视觉质量，特别是夜间的驾驶能力。同时还可以矫正视觉图像上缺乏鲜明度和清晰度的问题（即：视力、低对比度视力、对比敏感度等问题）

这些镜片需要特别小心地安装，并与视轴要精确地对准，同时镜片还必须是非球面镜片，镜片与角膜表面的距离还要缩至最小，只有这样才能够产生最佳的戴镜效果。

此外，配戴“iZon镜片”还需要考虑到眼球的运动，并且还要有利于头部的运动。波前像差引导的手术是将眼球的波前像差数据通过激光打磨到眼角膜上，等于是将波前数据镶嵌到角膜表面，眼球无论向任何一方转动，波前像差数据会随着眼球同步运动，眼球在任意视角的视觉质量都是可以保障的。而波前像差引导的“iZon镜片”在此方面与波前像差引导的激光手术相比有一定的局限性，关键在于波前像差数据是镶嵌在镜片之中，眼球发生旋转时，眼镜片上的对应波前数据并不会随着眼球旋转，这样就无法保证眼睛在全视野范围内统一视觉敏锐度。要想解决这个问题，必须借助天文学中的“自适应光学技术”（参看我的前一篇博文）。

“自适应光学技术”除了可以检测到瞳孔位于正中央区域时的眼球高阶像差状态（Shack-Hartmann哈特曼－沙克波前传感器），还要根据眼球向任一方向运动时的轨迹，找出其运动规律，并计算出眼球运动到某一个方向时，像差即将发生的变化（光路追迹技术）。

因为眼球运动的轨迹非常多，“自适应光学技术”中的“光路追迹技术”需要在这些眼球运动的轨道上，找到并设定很多个坐标点，坐标点上将分别镶嵌入经过高斯函数计算的对应波前数据，这些波前数据已经与眼球向正前方固视时的波前像差数据，发生了一定的变化。将嵌入了无数个不同坐标方位的眼球波前数据，导入锐聚焦镜片的纯不锈钢磨具中，制作出“全视野、锐聚焦的波前像差个体化矫正镜片”。

举例说明：近视朋友们都有戴着眼镜在床上看电视的经历，当你戴着普通镜片的眼镜时，你可能需要采取坐直的体位才能看清电视，并不会赶到疲劳。而一旦你躺下，或者向两边侧卧看电视时，你的眼睛会随着体位的改变发生偏移，是通过普通镜片的周边部在看电视，此时你会发现电视物像出现扭曲变形，使你无法轻松的进行观看。而“全视野、锐聚焦的波前像差个体化矫正镜片”已经计算出你的眼睛偏移到这个坐标时的眼球像差，此时镜片上的波前数据与你视线偏移时的波前数据是对应的，你仍然可以与坐直体位时一样，清晰、轻松的看电视。

“全视野、锐聚焦的波前像差个体化矫正镜片”具有薄、轻、强度极高（防弹玻璃材料）、耐磨、防紫外线、抵御夜间强光照射、高透光率等优点，由于制作过程极为精密，科技含量高，价格也非常昂贵。

“全视野、锐聚焦的波前像差个体化矫正镜片”制作之前，除了传统验光配镜的5个步骤之外，还需要进行角膜地形图、波前像差、A超测量眼轴长度等检查，需要采集的相关数据非常多，已经不亚于采集屈光手术的数据。所以，近视朋友们想配制这样一副眼镜，必须要到配备了相关检查设备的眼科中心，一般的眼镜店不具备这些检查设备的条件。

需要提醒的是：“自适应光学技术”中的波前像差数据，是使用哈特曼－沙克传感器采集，当前世界上采用此类传感器的波前像差系统是美国威视公司的Wavescan波前像差系统，以及日本尼德克公司的OPD-SCAN波前像差系统。

自适应光学技术最早用于太空观测与航空、航天、军工领域。目前，用于民用的就是验光配镜领域，虽然只是一部份技术，已经足以颠覆传统意义上的验光配镜技术。世界上独享此项专利的是广州汉典光学有限责任公司的郑克立先生，很多世界著名的镜片生产公司（蔡司、苏拿、依视路）都想斥巨资购买向其专利。本周六的手术结束之后，我将应郑克立先生之邀参观广州汉典光学公司的生产车间，到时候再向大家介绍此次参观的感受。

http://weixin.qq.com/r/eihGXm-E6zKUrSs9931o (二维码自动识别)