眼的高阶像差与视觉质1doc-眼的高阶像差与视觉质量.doc

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1、眼的高阶像差与视觉质量常州市中西医结合医院刘峰黄永健许曼王旭辉冯伟审校上海瑞金医院廉井财摘要：近年来，随着准分子激光屈光手术的广泛开展，许多手术后的并发症如眩光、光晕及夜视力下降等问题开始涌现。而波阵面像差的提出和研究为解决上述问题提供了新思路。本文就高阶像差的研究进展及与视觉质量的关系等作一综述。关键词高阶像差；眼；近视High-orderaberrationandvisualqualityRecently,withthegeneraldevelopmentofeximerlaserrefractivesurgery,manypost

2、operativecomplicationssuchasglare,halosanddecreasedvisualacuityatnightoccurred.Theintroduceandresearchofwavefrontaberrationprovidenewmethodstoresolvetheabove-mentionedproblems.Herewereviewtheprogressionofhigh-orderaberrationresearchanditsrelationshipwithvisualquality.Key

3、words:high-orderaberration;eye;myopia. 1波阵面像差的描述波阵面像差的概念源于天体物理学领域，天文学家们为了使望远镜的像质尽善尽美，从而研究如何测量并校正来自星空的光线所产生的高阶像差或波阵面形变[1]。人的眼睛是一种极其复杂但也存在缺陷的光学系统，它同样存在像差。从实际测量的角度考虑，人眼的波阵面像差即是在出瞳孔平面时眼的实际波阵面与理想波阵面之间的偏差。波阵面像差多采用Zernike多项式来描述。Zernike多项式为一正交于单位圆上的序列函数，可以将波前像差分解成多个阶像差，从而观察每一阶像差

4、大小。Zernike多项式由三部分组成：标准化系数，半径依赖性成分（n），方位角依赖性成分（m）。常用的Zernike多项式为6阶27项,表示为Znm()。2阶以上的像差属于高阶像差，不能被传统的框架眼睛或接触镜所矫正。1阶：表示棱镜的倾斜[Z(1)(-1)—Z(1)(1)]，Z(1)(-1)为Y轴的倾斜，Z(1)(1)为X轴的倾斜。2阶：表示散光和离焦[Z(2)(-2)—Z(2)(2)]，Z(2)(-2)表示45度方向上的规则散光，Z(2)(0)表示离焦（近视和远视），Z(2)(2)表示180度方向上的规则散光。3阶：[Z(3)(-3

5、)—Z(3)(3)]，Z(3)(-3)、Z(3)(3)表示三角散光（三叶草），Z(3)(-1)、Z(3)(1)分别表示Y轴和X轴方向上的三阶慧差。4阶：表示球差[Z(4)(4)—Z(4)(-4)]，Z(4)(4)、Z(4)(-4)为四叶草，Z(4)(2)、Z(4)(-2)为二级散光，Z(4)(0)为四阶球差。5阶：[Z(5)(-5)—Z(5)(5)]，Z(5)(-1)、Z(5)(1)表示次级慧差。6阶：[Z(6)(-6)—Z(6)(6)]，Z(6)(0)表示次级球差。2影响眼高阶像差的因素：2.1瞳孔大小：瞳孔大小与视网膜成像质量密切相

6、关[2-5]。一般认为，当瞳孔大小为2-3mm时视网膜成像质量最佳[4]。小于此范围则光线通过瞳孔边缘所产生的衍射成为限制因素，大于此范围则球差和色像差随之增加。许多研究[4-7]已证实，在同阶像差内，，各阶像差随瞳孔直径增大而增大，以球差和慧差增速最大。其原因可能是角膜和晶体前表面中央部较中周部凸，晶体核的屈光指数中央也较中周高。当瞳孔直径小时，由于瞳孔的光栅作用，高阶像差处于一个合理的低水平。瞳孔直径增大时，从瞳孔边缘进入的光线使高阶像差尤其是球差随之增大。Martinez等[6]报道，当瞳孔直径由3.0mm增至7.0mm时，球面像

7、差增加了7倍。2.2年龄：诸多研究表明，眼的波阵面像差随年龄的增加而增加[2-3,7-10]，这种增加与其他研究所发现的对比敏感度随年龄增加而下降相一致。Amano等[8]最近研究发现，在自然瞳孔状态下，中央直径6mm范围内眼睛慧差[2]及角膜慧差的RMS值都随年龄增加而增加，且这两种慧差RMS值之间也呈正相关。研究同时发现，角膜球差不随年龄变化[2,8-9]，而整个眼睛的球差随年龄增加而增加[8]。Fujikado等[11]进一步研究发现，中央直径4mm范围内，眼睛的慧差、球差及总高阶像差皆随年龄增加而增加，而角膜的慧差、球差则不与年

8、龄显著相关。Fujikado等[11]同时发现，50岁之后眼睛的总高阶像差显著增加，究其原因可能是老视后晶体变化所导致。Wang等[3]研究发现，在瞳孔6.0mm时，眼睛的高阶像差、球差和慧差皆随年龄增加而