01-wavescan基础

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1、波前像差技术基础波前像差技术起源波前像差技术从天体物理学发展而来，它首先用于矫正高倍天文望远镜在观察太空中遥远天体时产生的空间扭曲。现在这项技术被用于激光视力矫正手术。眼科波前像差分析的发展视网膜镜检查自动验光验光波前检查视力测量系统的发展未矫正眼镜矫正矫正所有像差人类不懈追求超常视力视力矫正简史波前像差矫正散光矫正球镜矫正起初过去现在屈光不正的波前象差解释~90%球差/柱差~10%其他球面像差慧差色差其他高阶像差球/柱波前相差引导切削矫视趋势传统切削波前像差分析允许我们更精确的刻画个性化的屈光系统特征因此,我们怎样测量波前像差呢?Hartmann-Shack像差计入射光波

2、透镜系统激光束Hartmann-Shack像差计CCD-摄像透镜列阵出射光波CCD-映像波前测量原理微型透镜列阵对空间的波前扭曲进行取样(Hartmann-Shack)波阵面波阵面我们怎样描述一个波阵面?FritzZernike1953诺贝尔物理学奖得主荷兰物理学家建立光学像差的数学模型1888-1966Zernike多项式建立数学模型以描述波前像差数据Zernike多项式简单地描述了“最佳拟合”表面最普遍的Zernike项2nd球差,柱差3rd慧差,三叶草差4th球面像差2nd阶像差:散光3rd像差:三叶草差3rd像差:慧差4th阶像差:球面像差ZernikeTree0

3、to5thorder多项式表面叠加在一起形成眼睛表面的复杂误差“低阶”“高阶”Zernike局限性由于多项式的最佳拟合计算限制了Zernike的数据结果300+数据点没有使用所有的数据点WaveScan像差仪结果(基于HartmanShack)Zernike多项式拟合后的WaveScan像差仪结果Zernikes:局限性合成的算法把视觉系统拆分成单独的项很难获得临床相关性只使用部分Hartmann-Shack数据对复杂的眼睛进行最佳拟合不能充分地描述复杂眼睛的波前像差受制于瞳孔大小超越Zernike为什么我们需要超越Zernikes?Zernikes可以很好的描述没有任何实

4、质性病变的正常眼然而，我们需要一种更强大的运算法则来描述更复杂的视觉系统人类波前像差超出了六阶Zernike多项式的解决范围Fourier分析需要新的方法所有的数据点都同等重要可以分析非圆形的瞳孔不依赖于瞳孔大小莫纳克亚山的Keck天文台用Fourier分析来矫正大气层产生的像差海盘车4号Vesta（女灶神）MagnifiedStar银河PueostarfieldFourier分析HartmannShack波前像差数据得到的波前像差形状Fourier分析利用了所有透镜组的数据完美重建波前像差Zernike多项式Fourier分析Fourier分析与Zernike算法相比，

5、改进了多少呢？Fourier分析相当于20th阶Zernike多项式我们测量人类的HartmannShack(HS)图像时，我们努力使HS图像的每一点都符合取决于瞳孔大小，WaveScan最多有255个HS测量点Fourier分析会计算到所有的这些点如果想达到Fourier重建的精确度，你需要使用高达20th阶的Zernike多项式实际的物理形状测量形状:Fourier分析精确性：Zernikesvs.Fourier分析测量形状:Zernikes演算法测试4thorderZernike(WavaLight)(B&L)(Alcon)6thZernike(VISX旧版)Four

6、ier分析(VISX新版)10mmZernikeVSFourierZernikeShapeFourierShape针对椭圆瞳孔的特别计算Zernike多项式仅能撷取正圆部分之像差资料，因此会造成椭圆瞳孔周围的像差资料被忽略。Fourier演算法可补偿此问题。我们怎样量化波前像差数据?点扩展函数(PSF)什么是点扩展函数?提取触及实质的像差显示重要像差对人眼影响的结果隐藏无关紧要的像差结果传达像差之间的相互作用重建病人“所见”近似的视觉灵敏度视觉症状什么是点扩展函数?点扩展函数(PSF)用来描述一个非常远的目标点光源在视网膜上成像的形状LASIK术后20/20的裸眼视力伴随

7、的重像点扩展函数的描述性能更好病人绘制的光晕和模糊形状点扩展函数得到的图像个性化LASIK手术后PSF的改变40arc-min40arc-min术前术后术后，光线进入眼睛后更紧密的聚焦在视网膜上VRR技术VSS治疗是很杰出的激光击发方式，但速度稍慢。我们要加快击发速度…但要如何不因此造成角膜表面过热?答案就是:VariableRep-Rate可变重复速率Faster-4球镜–4柱镜5mmby9mm10HZV.R.R.VRR技术VRR可变重复速率技术进一步加快击发速度优化手术过程降低角膜表面温度FasterCoole