1、臨床視功能評(píng)價(jià) 二、波前像差儀的測(cè)量與應(yīng)用,理想的眼睛,存在光學(xué)缺陷的眼睛,存在光學(xué)缺陷的眼睛,視網(wǎng)膜圖像質(zhì)量影響因素,衍射 散射 波前像差,正常人眼: 瞳孔大于3mm 未形成晶體的異常（白內(nèi)障） 像差是主要影響因素,人眼像差波前像差來(lái)源,角膜和晶狀體的表面不理想，其表面曲度存在局部偏差； 角膜與晶狀體、玻璃體不同軸； 角膜和晶狀體以及玻璃體的內(nèi)含物質(zhì)不均勻，以致折射率有局部偏差。,描述眼光學(xué)成像質(zhì)量的四種方法,波前像差,點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù) (PSF),調(diào)制傳遞函數(shù) (MTF),視網(wǎng)膜成像,描述眼光學(xué)成像質(zhì)量的方法,對(duì)比度：MTF(調(diào)制傳遞函數(shù)), OTF （光學(xué)傳遞函數(shù)） 形狀：PSF（點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)）

2、 像差： 是基礎(chǔ)，通過(guò)波前像差計(jì)算出MTF, OTF, PSF,OTF/MTF/PSF,經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后，對(duì)比度的損失隨空間頻率的變化叫做光學(xué)傳遞函數(shù)（OTF ） 光學(xué)傳遞函數(shù)的模叫做調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF） 點(diǎn)光源經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)所成的像叫做點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（PSF）,像差的表示方法點(diǎn)離散函數(shù)（PSF）,什么是波前?,理想波前,變形的波前（近視）,模糊成像,平行光線,清晰成像,什么是波前?,不規(guī)則波前,理想波前,C. of Austin Roorda,平行光線,什么是波前?,不規(guī)則波前,理想波前,什么是波前像差?,像差,理想波前,波像差實(shí)際波面對(duì)理想波面的偏離,波前像差描述眼視覺(jué)質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn),波前像差能提供眼

3、視覺(jué)缺陷的局部信息 從波前像差可以推導(dǎo)出點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和調(diào)制傳遞函數(shù)，但是這個(gè)過(guò)程不可逆 個(gè)體像差(包括經(jīng)典像差)也可由波前像差導(dǎo)出,波前像差的測(cè)量意義,對(duì)人眼的光學(xué)質(zhì)量予以正確判斷 為治療服務(wù)（屈光手術(shù)、白內(nèi)障手術(shù)） 為光學(xué)矯正提供準(zhǔn)確信息,像差的分類,傳統(tǒng)光學(xué)將像差按產(chǎn)生原因可分兩大類： 由單色光成像時(shí)產(chǎn)生的像差稱單色像差 多色光(即由不同波長(zhǎng)的光構(gòu)成復(fù)合光)成像時(shí)，由于介質(zhì)折射率隨光的不同波長(zhǎng)而變所引起的像差稱為色像差,單色像差,單色像差分球差、彗差、像散、像場(chǎng)彎曲和畸變等5種 球差和彗差發(fā)生于對(duì)軸上和靠近軸的點(diǎn)用粗光束成像的光學(xué)系統(tǒng)中，稱軸上像差 像散、像場(chǎng)彎曲和畸變發(fā)生在對(duì)離系統(tǒng)光軸較遠(yuǎn)

4、的物體成像的光學(xué)系統(tǒng)中，稱軸外像差。,球差及色差,軸上物點(diǎn)成像產(chǎn)生球差及色差，還伴有圓孔衍射的情形 ，當(dāng)透鏡孔徑較大時(shí)，由光軸上一物點(diǎn)發(fā)出的光束經(jīng)球面折射后不再交于一點(diǎn)，這種現(xiàn)象叫做球面像差，簡(jiǎn)稱球差。,彗差,軸外物點(diǎn)發(fā)出的寬闊光束，經(jīng)透鏡成像后，不再交于一點(diǎn)，而是形成一種狀如彗星的亮斑，稱為彗形像差，簡(jiǎn)稱彗差。,透鏡的色差（兩種色光成像位置不同）,由于介質(zhì)的折射率隨入射光的顏色（光的波長(zhǎng)）不同而不同因此透鏡的焦距隨光的顏色而異，不同顏色的光所成像的位置和大小都各不相同，這種由于色散引起的現(xiàn)象，即使在近軸區(qū)域內(nèi)也會(huì)發(fā)生，稱為色像差，簡(jiǎn)稱色差。,像散,扭轉(zhuǎn)透鏡，使物光束在傾斜度比較大的條件下入射

5、，則產(chǎn)生像散現(xiàn)象。 圖示物點(diǎn)離主軸較遠(yuǎn)時(shí)，發(fā)出的光束經(jīng)透鏡折射后，不再交于一點(diǎn)，而是會(huì)聚在與畫面垂直方向的前后兩個(gè)位置上，會(huì)聚的像已退化為互相垂直的兩條短線，稱作散焦線。在此區(qū)間內(nèi)，光束截面由扁橢圓逐漸變成長(zhǎng)橢圓，圖中取的是其中間某位置。,畸變,畸變是由于光線的傾斜度大引起的。與球差和像散不同，畸變不破壞光束的同心性，從而不影響像的清晰度?；儽憩F(xiàn)在像平面內(nèi)圖形的各部分與原物不成比例?；兊那闆r與光闌的位置有關(guān)。,像差的分類,像差分為低階像差和高階像差。 低階像差是指離焦、散光等傳統(tǒng)屈光問(wèn)題 高階像差指不規(guī)則散光等屈光系統(tǒng)存在的其它光學(xué)缺陷。高階像差的每階各包括許多項(xiàng)，其中的每一項(xiàng)又代表不同的

6、內(nèi)容。例如，高階像差第三階包括彗差、三葉草樣散光等4項(xiàng)內(nèi)容，第四階不僅包括球差，還涉及更多項(xiàng)不規(guī)則散光等內(nèi)容。越高階，像差內(nèi)容越復(fù)雜。,各類像差的關(guān)系,像差是以聯(lián)合的方式存在 各種像差可相互補(bǔ)償 有些時(shí)候高階像差可以相互抵消,像差的表示方法RMS (Root Mean Square),1) Zernike-RMS 2) WF-RMS,. 1) Zernike-RMS = 1/n * (ai)2 where ai = Zernike-coefficients,2) WF-RMS : per definition the average height of WF over full size is

7、 zero. WF-RMS: Square the WF-function. The average height of WF 2 over full size is the WF-RMS.,Zernike多項(xiàng)式,Zernike多項(xiàng)式是正交于單位圓上的一組函數(shù)，通過(guò)Zernike多項(xiàng)式，眼光學(xué)系統(tǒng)像差可以量化，在每個(gè)圓形孔徑上任何像差均可以用Zernike多項(xiàng)式表示。 Zernike多項(xiàng)式由三部分組成：標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)，半徑依賴性成分（n），方位角依賴性成分（m）。Zernike多項(xiàng)式表示形式為Zmn（，），n描述最高階的半徑階梯；m描述方位正弦頻率成分；表示從0到1的半徑坐標(biāo)；表示從0到2的方位角

8、。,Zernike多項(xiàng)式,Zernike多項(xiàng)式可表示成以n為行數(shù)，m為列數(shù)的金字塔,Zernike coeffients Zn m 7 -6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 0 C0 1 C1 C2 2 C3 C4 C5 3 C6 C7 C8 C9 4 C10 C11 C12 C13 C14 5 C15 C16 C17 C18 C19 C20 6 C21 C22 C23 C24 C25 C26 C27 7 C28 C29 C30 C31 C32 C33 C34 C35,Zernike coeffients Zn m 7 -6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6

9、7 0 C0 1 C1 C2 2 C3 C4 C5 3 C6 C7 C8 C9 4 C10 C11 C12 C13 C14 5 C15 C16 C17 C18 C19 C20 6 C21 C22 C23 C24 C25 C26 C27 7 C28 C29 C30 C31 C32 C33 C34 C35,像差的表示方法,3 Dimensional View,2 Dimensional View,Zernike Modes,trefoil,coma,coma,trefoil,quadrafoil,secondary,spherical,2nd,3rd,4th,5th,secondary,quadr

10、afoil,pentafoil,secondary,secondary,secondary,pentafoil,secondary,defocus,astigmatism,astigmatism,astigmatism,astigmatism,trefoil,trefoil,coma,coma, Conventional Refraction,Higher Order Aberrations,像差的表示方法,Z7,Z12,Z16, 1.5*Z7=,1.8,+0.9*Z12=,-0.8*Z16=,Z3,-1.5,0.9,-0.8,1.8*Z3,像差的表示方法,1,2,3,4,5,6,7,0,5,

11、10,15,20,25,30,35,-4.0,-3.0,-2.0,-1.0,0.0,1.0,2.0,澤尼克系數(shù)(um),在數(shù)學(xué)上，不規(guī)則的二維分布可以用澤尼克函數(shù)加以分離。,澤尼克像差項(xiàng),像差的表示方法,散光,慧差,1. 波前像差的來(lái)源,角膜的像差對(duì)整個(gè)眼睛的影響可以通過(guò)角膜地形圖或者波振面感應(yīng)器來(lái)測(cè)量。,對(duì)于有些人來(lái)說(shuō), 整個(gè)眼睛的波前像差取決于角膜像差 (He, Gwiazda, Held & Thorn, 2001),RMS 1.76,RMS 0.65,一部分人,整個(gè)眼睛的波前像差相對(duì)于角膜像差是減少的。 (He, Gwiazda, Held & Thorn, 2001),另一部分人,

12、整個(gè)眼睛的波前像差相對(duì)于角膜像差是增加的 (He, Gwiazda, Held & Thorn, 2001) 。,角膜上和整個(gè)眼睛系統(tǒng)的像差關(guān)系 (He, et al. 2003),0.00,0.50,1.00,1.50,AC,IL,WE,0.00,0.50,1.00,1.50,a,b,角膜對(duì)眼睛第二階像差影響比較大，但是眼睛內(nèi)部的成份則影響著更高階的像差(He, et al. 2003) 。,波前像差均方根值(um),2. 眼睛調(diào)節(jié)力度對(duì)像差的影響,波前像差會(huì)隨著眼睛調(diào)節(jié)力度的增大而增加 (He, Burns & Marcos, 2000),3. 波前像差對(duì)離焦(近視或遠(yuǎn)視)成像的影響,波前

13、像差會(huì)使視網(wǎng)膜成不對(duì)稱的離焦像, 這樣可以提供信號(hào)來(lái)指導(dǎo)眼睛的調(diào)節(jié) (He, Gwiazda, Held & Thorn, 2000),4. 波前像差對(duì)視覺(jué)靈敏度的影響,波前像差會(huì)使視網(wǎng)膜圖像模糊不清因而導(dǎo)致視覺(jué)靈敏度的下降 (Yoon & Willaims, 2000),5. 波前像差對(duì)對(duì)比敏感性的影響,波前像差會(huì)使視網(wǎng)膜圖像模糊不清因而降低眼睛的對(duì)比敏感性 (Yoon & Willaims, 2000),0,5,10,15,20,Myopic Adults,N = 184,Mean = 1.26,+,0.99 s.d.,Emmetropic Adults,N = 108,Mean = 0.

14、88,+,0.28 s.d.,Emmetropic Children,N = 166,Mean = 1.02,+,0.34 s.d.,Myopic Children,N = 174,Mean = 1.16,+,0.55 s.d.,波前像差均方根值(um),發(fā)生頻率,0.0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,4.5,5.0,6波前像差對(duì)近視眼的影響,發(fā)生頻率,7.波前像差在屈光手術(shù)的應(yīng)用,常規(guī)屈光手術(shù)中的波前項(xiàng)差 a. 常規(guī)屈光手術(shù)能夠引起幾乎各項(xiàng)的波像差和澤尼克像差。 b. Lasik 和 PRK都能產(chǎn)生波前像差，但有其不同之處。 c. 術(shù)前術(shù)后的像差有很大的相關(guān)

15、性,常規(guī)角膜屈光手術(shù)前后波前像差的分析,波前像差引導(dǎo)準(zhǔn)分子手術(shù)前后波前像差的分析,使用和不使用波前像差理論引導(dǎo)手術(shù)后與手術(shù)前的像差值比數(shù),a. 術(shù)后角膜的生物化學(xué)變化。 b. 技術(shù)的精確性：激光束的光斑大小、形狀、頻率以及控制 等等 c. 患者從手術(shù)中獲益程度的大小。還有很多需要考慮的因素 包括年齡、眼睛調(diào)節(jié)力、色像差以及l(fā)arge field size等等.,波前像差理論引導(dǎo)手術(shù)的挑戰(zhàn),8. 白內(nèi)障手術(shù),a. 白內(nèi)障患者術(shù)后的像差比常人大的多 b. 不同的白內(nèi)障患者其術(shù)后波前像差都一定有其各自不同的 變化。 c. 角膜切口手術(shù)比鞏膜切口手術(shù)產(chǎn)生更大的像差。,1. 與眼折射力的關(guān)系,當(dāng)視網(wǎng)膜上波前像差的影響被估算出用來(lái)計(jì)算眼睛的折射狀態(tài)，其誤差大概是0.1D,這不同于主觀的折射力。 (Guirao & Williams, 2001). 對(duì)實(shí)驗(yàn)的11只眼，澤尼克像差的離焦和散光與主觀的