论文部分内容阅读
目的
随着视觉光学研究从人眼光轴（零视场）向更广范围、更大视场角扩展，周边光学质量逐渐成为研究热点，对周边光学特性的研究能更完整地反映整体视网膜的成像质量，更加接近人眼正常视物的生理状态，特别对屈光手术人群，周边光学质量研究有更重要的学术与临床意义。本研究在已开展的屈光手术相关视觉成像质量研究基础上提出，利用现代光学设计与视觉光学理论相结合，构建多方位、大视场角光学客观测量系统的实验方案，对不同视场角下高阶像差的量级与效力进行分析，筛查术后大视场下影响人眼视网膜成像质量的主要光学因素，以控制术后视觉不良症状，提高视觉成像质量，提升患者手术满意率。
方法
1．搭建基于Hartmann–Shack波前像差测量仪（HSWS）周边视网膜像差光学测量系统。采用内设视标与分光镜轴外注视相结合的方法，达到水平与垂直多条相交子午线相应视场角上像差客观测量，周边像差的测量过程以受试者眼球转动为基础，直接注视内设视标或经分光镜反射注视轴外视标，过不同视场角的标定，多次测量得到相对较大范围视场内低阶及高阶像差的分布特征。测量以5°为间隔，从颞侧视场（鼻侧视网膜）到鼻侧视场（颞侧视网膜），以及上方视场（下方视网膜）到下方视场（上方视网膜）的大视场像差，每个离轴视角平均测量3次，通常图像质量存在周边曲率及离轴像散的影响不是很好，可通过再次聚焦进行调整。在这个过程中像差仪与波前保持平行。标定环境照度与测量精度，改良像差计算方法以利用Zernike多项式对周边像差进行表达计算。
2．不同屈光状态人眼大视场光学成像质量，前瞻性对照研究。根据散瞳睫状肌麻痹下检影验光度数，将受试者人群以球镜度分为正视眼组和近视眼组，其中正视眼组8例，近视眼组28例，所有受试者进行前期搭建的Hartmann–Shack波前像差测量仪（HSWS）像差仪构建的大视场光学像差客观测量，分析不同屈光状态下人眼低阶及高阶像差的大视场角分布规律。
3．屈光手术前后大视场光学像差变化机制，前瞻性研究。选择行飞秒激光小切口基质内透镜取出术(smallincisionlenticuleextraction，SMILE)的近视及近视散光患者28例。分别于术前及术后6个月应用基于Hartmann–Shack波前像差测量仪（HSWS）构建的大视场光学像差客观测量系统进行水平及垂直子午线上30°视野范围内大视场像差的测量，结合视觉质量评估主观问卷，分析影响视觉质量的主要光学成像因素指标，了解术后随访获得术后大视场像差及视觉恢复特征随时间变化的规律。
结果
1.采用内设视标与分光镜轴外注视相结合的方法，基于Hartmann–Shack波前像差测量仪（HSWS）Aberrometor(COAS)像差仪，达到水平与垂直多条相交子午线相应30°视场角上离轴像差的客观测量，并进行光学函数的计算与转化，分别对不同视场角下点扩散函数，均方根值，以及像差分布图进行统计分析。
2．正视眼组大视场下相对周边屈光度，在水平子午线上呈现由中央向周边逐渐趋于近视状态，近视眼组在水平子午线上呈现由中央向周边逐渐趋于远视状态，对比鼻颞侧其对称性，颞侧较鼻侧不规则。正视眼组与近视眼组三叶草像差分布规律相似，都是随着逐渐远离中央视轴数值越趋向正值，数值则随视场角的增大而减小。仅Z-33在两组中像差方向不同，正视眼偏负值而近视眼偏正值（t=-5.845，P=0.000），三叶草Z33正视眼与近视眼均为负值，但数值上可看出正视眼数值普遍比近视眼偏小（t=-4.090，P=0.000）。正视眼组与近视眼组彗差在大视场角范围内随视场角度变化的分布规律相似，均是随视场角的增加像差值越大，垂直彗差Z-13两组间差异无统计学意义（t=-1.999，P=0.057），水平彗差Z13正视眼与近视眼其像差方向不同，正视眼偏负值而近视眼偏正值，差异存在统计学意义（t=5.307，P=0.000）。球差基本不随视场角的变化而变化，正视眼与近视眼相似，表现与视场角变化相关性不大，并且两组间差异无统计学意义（t＝－0.303，P=0.765）。
3．SMILE术前及术后6个月相对周边屈光度在水平子午线上从中央到周边均呈现相对远视状态，差异无统计学意义（t=－2.081，P=0.083），分布形态基本保持不变，但垂直子午线上上方在术后出现较明显的负向偏移，上方15°位置从术前的0.346D到术后的-0.494D，造成整体差异有统计学意义（t=0.338，P=0.036），手术后三叶草Z-33（倾斜）较术前明显减少（t=2.328，P=0.038），三叶草（倾斜）Z-33较术前明显增加，差异有统计学意义（t=－3.966，P=0.002），术后垂直彗差Z-13均较术前方向发生明显变化，从负值向正值转化，数值差异有统计学意义（t=2.461，P=0.030），术后水平彗差Z13均较术前明显增加（t=－3.780，P=0.003），术后球差Z04均较术前数值明显增加（t=20.047，P=0.000），但术后球差随视场角变化的规律不明显，数值在整体大视场范围内基本保持不变。对于角膜形态来说，角膜的厚度变薄，曲率变平，整体角膜形态由prolate向oblate变化。手术前后患者对于视觉质量的主观感受并未产生很大的改变，术后大部分患者仅为轻度夜间视觉质量不良。
结论
1.本研究通过光学设计与光学计算，利用内置视标中心点与外置视标系统中心镜像重合的原理，在对测量视标系统进行中心定位基础上，成功在基于Hartmann–Shack波前像差测量仪（HSWS）上进行改造，完成大视场像差光学测量，并在后期实验过程中不断对实验精度与重复性进行调整，结合光学函数，实现对不同视场角方位视网膜成像质量进行检测与评估。
2.不同屈光状态人眼光学像差的构成与特点不仅在中央轴上有所区别，由于眼球形态、角膜曲率变化等因素，不同屈光状态眼周边视网膜屈光状态也不相同，相比而言，正视眼大视场下相对周边屈光度较近视眼表现得更加偏负向，但鼻、颞以及上、下两个方位显示了一定的非对称性。
3.正视眼与近视眼组高阶像差在周边部视网膜分布显示一定的相似性，第三阶的不规则像差数值多表现出与视场角的相关性，但球差的分布与视场角相关性弱。
4.SMILE手术前后大视场下相对周边屈光度在水平方向上无论是分布趋势、特点乃至数值均基本保持不变，但在垂直方向上，上方表现出较大的负向偏移，可能与上方切口的影响有关。
5.第三阶不规则高阶像差在SMILE手术后大视场范围内分布特点及数值均发生较明显的变化，对于球差仅数值的增大，球差对于整个大视场范围内的分布特点仍与视场角方位无关，整个视场角范围内基本保持数值一致。
6.综合分析术后患者视觉质量问题，手术前后患者对于视觉质量的主观感受并未产生很大的改变，术后大部分患者仅为轻度抱怨夜间视觉质量不良，一定程度上说明，现代屈光手术，尤其是以SMILE手术为代表的新型角膜屈光手术术后视觉质量以及手术安全性、有效性、可预测性及准确性较以往得到大幅度提升。
随着视觉光学研究从人眼光轴（零视场）向更广范围、更大视场角扩展，周边光学质量逐渐成为研究热点，对周边光学特性的研究能更完整地反映整体视网膜的成像质量，更加接近人眼正常视物的生理状态，特别对屈光手术人群，周边光学质量研究有更重要的学术与临床意义。本研究在已开展的屈光手术相关视觉成像质量研究基础上提出，利用现代光学设计与视觉光学理论相结合，构建多方位、大视场角光学客观测量系统的实验方案，对不同视场角下高阶像差的量级与效力进行分析，筛查术后大视场下影响人眼视网膜成像质量的主要光学因素，以控制术后视觉不良症状，提高视觉成像质量，提升患者手术满意率。
方法
1．搭建基于Hartmann–Shack波前像差测量仪（HSWS）周边视网膜像差光学测量系统。采用内设视标与分光镜轴外注视相结合的方法，达到水平与垂直多条相交子午线相应视场角上像差客观测量，周边像差的测量过程以受试者眼球转动为基础，直接注视内设视标或经分光镜反射注视轴外视标，过不同视场角的标定，多次测量得到相对较大范围视场内低阶及高阶像差的分布特征。测量以5°为间隔，从颞侧视场（鼻侧视网膜）到鼻侧视场（颞侧视网膜），以及上方视场（下方视网膜）到下方视场（上方视网膜）的大视场像差，每个离轴视角平均测量3次，通常图像质量存在周边曲率及离轴像散的影响不是很好，可通过再次聚焦进行调整。在这个过程中像差仪与波前保持平行。标定环境照度与测量精度，改良像差计算方法以利用Zernike多项式对周边像差进行表达计算。
2．不同屈光状态人眼大视场光学成像质量，前瞻性对照研究。根据散瞳睫状肌麻痹下检影验光度数，将受试者人群以球镜度分为正视眼组和近视眼组，其中正视眼组8例，近视眼组28例，所有受试者进行前期搭建的Hartmann–Shack波前像差测量仪（HSWS）像差仪构建的大视场光学像差客观测量，分析不同屈光状态下人眼低阶及高阶像差的大视场角分布规律。
3．屈光手术前后大视场光学像差变化机制，前瞻性研究。选择行飞秒激光小切口基质内透镜取出术(smallincisionlenticuleextraction，SMILE)的近视及近视散光患者28例。分别于术前及术后6个月应用基于Hartmann–Shack波前像差测量仪（HSWS）构建的大视场光学像差客观测量系统进行水平及垂直子午线上30°视野范围内大视场像差的测量，结合视觉质量评估主观问卷，分析影响视觉质量的主要光学成像因素指标，了解术后随访获得术后大视场像差及视觉恢复特征随时间变化的规律。
结果
1.采用内设视标与分光镜轴外注视相结合的方法，基于Hartmann–Shack波前像差测量仪（HSWS）Aberrometor(COAS)像差仪，达到水平与垂直多条相交子午线相应30°视场角上离轴像差的客观测量，并进行光学函数的计算与转化，分别对不同视场角下点扩散函数，均方根值，以及像差分布图进行统计分析。
2．正视眼组大视场下相对周边屈光度，在水平子午线上呈现由中央向周边逐渐趋于近视状态，近视眼组在水平子午线上呈现由中央向周边逐渐趋于远视状态，对比鼻颞侧其对称性，颞侧较鼻侧不规则。正视眼组与近视眼组三叶草像差分布规律相似，都是随着逐渐远离中央视轴数值越趋向正值，数值则随视场角的增大而减小。仅Z-33在两组中像差方向不同，正视眼偏负值而近视眼偏正值（t=-5.845，P=0.000），三叶草Z33正视眼与近视眼均为负值，但数值上可看出正视眼数值普遍比近视眼偏小（t=-4.090，P=0.000）。正视眼组与近视眼组彗差在大视场角范围内随视场角度变化的分布规律相似，均是随视场角的增加像差值越大，垂直彗差Z-13两组间差异无统计学意义（t=-1.999，P=0.057），水平彗差Z13正视眼与近视眼其像差方向不同，正视眼偏负值而近视眼偏正值，差异存在统计学意义（t=5.307，P=0.000）。球差基本不随视场角的变化而变化，正视眼与近视眼相似，表现与视场角变化相关性不大，并且两组间差异无统计学意义（t＝－0.303，P=0.765）。
3．SMILE术前及术后6个月相对周边屈光度在水平子午线上从中央到周边均呈现相对远视状态，差异无统计学意义（t=－2.081，P=0.083），分布形态基本保持不变，但垂直子午线上上方在术后出现较明显的负向偏移，上方15°位置从术前的0.346D到术后的-0.494D，造成整体差异有统计学意义（t=0.338，P=0.036），手术后三叶草Z-33（倾斜）较术前明显减少（t=2.328，P=0.038），三叶草（倾斜）Z-33较术前明显增加，差异有统计学意义（t=－3.966，P=0.002），术后垂直彗差Z-13均较术前方向发生明显变化，从负值向正值转化，数值差异有统计学意义（t=2.461，P=0.030），术后水平彗差Z13均较术前明显增加（t=－3.780，P=0.003），术后球差Z04均较术前数值明显增加（t=20.047，P=0.000），但术后球差随视场角变化的规律不明显，数值在整体大视场范围内基本保持不变。对于角膜形态来说，角膜的厚度变薄，曲率变平，整体角膜形态由prolate向oblate变化。手术前后患者对于视觉质量的主观感受并未产生很大的改变，术后大部分患者仅为轻度夜间视觉质量不良。
结论
1.本研究通过光学设计与光学计算，利用内置视标中心点与外置视标系统中心镜像重合的原理，在对测量视标系统进行中心定位基础上，成功在基于Hartmann–Shack波前像差测量仪（HSWS）上进行改造，完成大视场像差光学测量，并在后期实验过程中不断对实验精度与重复性进行调整，结合光学函数，实现对不同视场角方位视网膜成像质量进行检测与评估。
2.不同屈光状态人眼光学像差的构成与特点不仅在中央轴上有所区别，由于眼球形态、角膜曲率变化等因素，不同屈光状态眼周边视网膜屈光状态也不相同，相比而言，正视眼大视场下相对周边屈光度较近视眼表现得更加偏负向，但鼻、颞以及上、下两个方位显示了一定的非对称性。
3.正视眼与近视眼组高阶像差在周边部视网膜分布显示一定的相似性，第三阶的不规则像差数值多表现出与视场角的相关性，但球差的分布与视场角相关性弱。
4.SMILE手术前后大视场下相对周边屈光度在水平方向上无论是分布趋势、特点乃至数值均基本保持不变，但在垂直方向上，上方表现出较大的负向偏移，可能与上方切口的影响有关。
5.第三阶不规则高阶像差在SMILE手术后大视场范围内分布特点及数值均发生较明显的变化，对于球差仅数值的增大，球差对于整个大视场范围内的分布特点仍与视场角方位无关，整个视场角范围内基本保持数值一致。
6.综合分析术后患者视觉质量问题，手术前后患者对于视觉质量的主观感受并未产生很大的改变，术后大部分患者仅为轻度抱怨夜间视觉质量不良，一定程度上说明，现代屈光手术，尤其是以SMILE手术为代表的新型角膜屈光手术术后视觉质量以及手术安全性、有效性、可预测性及准确性较以往得到大幅度提升。