人眼是一台精巧而复杂的光学成像系统,将外部世界投射在视网膜上。然而,并非所有的人眼都可以清晰成像,据不完全统计,世界上约20-30%的人群受到眼球屈光不正的影响(包括近视、远视、散光和混合类型等),其中绝大部分是近视,因此近视被列为人类三大疾病之一。近视眼角膜屈光手术是通过激光烧灼靠近角膜前表面的部分角膜基质从而改变其前表面曲率半径,并使得术后眼球整体屈光度与变长了的近视眼轴长相匹配,达到修正视觉的目的。角膜屈光手术已有几十年的历史,在临床上发展出多种类型,治疗效果参差不齐。人眼精密而复杂,但并非理想的光学成像系统,其复合结构存在内禀像差,它的空间极限分辨能力要小于无像差的同口径的小孔所对应的衍射极限。眼球也不是完美对称的球形,各介质的折射率分布不均匀性,介质边界曲面的不规则性或位置异常等因素对视觉质量产生影响,为精确修正眼球的屈光不正带来困难。另外,目前有很多报道称患者在成功接受Lasik手术后存在夜视力明显下降的问题(光晕、炫光等)。因此本次研究针对任意人眼,提出了个性化的精确角膜手术方案,力图解决夜视力下降的问题并且全面提升术后视力及视觉品质。文中首先建立了典型的-2D和-5D(即通常所说的近视眼200度和500度)个性化近视眼模型,并模拟三种不同手术方案(即球面修正、Q值优化和波前像差引导的Lasik手术),然后着重比较了各手术方案前后的视网膜光斑分布图,波前像差图,以及眼球中各阶像差的变化等,从而显示并对比了手术对于视觉修正的效果。此外,散光反映了人眼中折射率分布的不对称性,是人眼中除离焦外最重要的像差之一。角膜屈光手术主要通过改变角膜前表面屈光状态从而矫正近视,并没有考虑散光来源于角膜前表面还是眼内。眼内的散光是否会对手术后的视觉质量造成影响,目前的临床研究报道还很少。所以我们又分别建立两种基于-5D近视的散光模型:眼表散光(即角膜前表面散光)和眼内散光(多指源于晶状体的散光),同样也模拟对比了以上三种不同手术方案及手术前后的视觉质量。研究结果表明:1.传统的球面修正和Q值优化的Lasik手术对角膜前表面引起的散光有抑制作用,然而对眼内散光的矫正效果较差;2.球面修正会引入较大的球差,Q值优化可以减小术后的球差,但两种手术方案都无法修正眼内其他高阶像差;3.波前像差引导的手术对任何类型的近视、散光或是无规则的高阶像差都可以全面的修正,以实现最佳的人眼成像能力,甚至超视力。