“美視季”鞏膜鏡

  專研課堂第七課！

Class of 

scleral lens

第2代非球鞏膜鏡~美視季^?硬性鞏膜接觸鏡將于近日隆重上市！其諸多創(chuàng)新的光學(xué)設(shè)計為患者帶來了更優(yōu)異的視覺體驗。在設(shè)計鞏膜鏡時，我們需全面考量，既要確保它與角鞏膜及眼球形態(tài)的完美契合，更要著重提升其光學(xué)性能，以顯著改善患者的視覺質(zhì)量。兩者兼顧方能精準應(yīng)對患者的眼部疾病，實現(xiàn)最佳的治療效果。

上期關(guān)于“鞏膜鏡的設(shè)計”的文章中我們從人眼角鞏膜形態(tài)的角度了解了鞏膜鏡各區(qū)域形態(tài)不同設(shè)計的各自的優(yōu)劣勢，本期我們將從如何提升視覺質(zhì)量的角度介紹鞏膜鏡在光學(xué)設(shè)計方面的研究進展。

與所有的光學(xué)鏡片一樣，鞏膜鏡的設(shè)計發(fā)展也都由看的清向看的好、看的真的方向持續(xù)發(fā)展著。我們知道，人眼的主要屈光介質(zhì)為角膜和晶狀體，光線通過角膜、晶狀體、玻璃體等組織進入視網(wǎng)膜后成像，而配戴鞏膜鏡后，角膜完全由液體覆蓋，全眼像差主要來源于晶狀體；另外鞏膜鏡的中央?yún)^(qū)域為光學(xué)區(qū)，由鏡片的曲率和光度共同構(gòu)建了一個理想的光學(xué)界面。因此鞏膜鏡光學(xué)區(qū)與人眼晶狀體之間的像差的理想匹配對于視覺質(zhì)量的提升至關(guān)重要。

Holladay¹等人對不同年齡的人眼球差值的研究表明 ，人眼角膜為固定正球差，其不隨年齡的增長而改變。而年輕人的晶狀體為負球差，因此可抵消角膜的正球差而擁有良好的視覺質(zhì)量。隨著年齡的增長，晶狀體逐漸向正球差轉(zhuǎn)變，和角膜正球差疊加后形成全眼更大的正球差，引起了視覺干擾，如眩光、暗環(huán)境對比敏感度下降。

非球面鞏膜鏡設(shè)計解決了視覺干擾的問題，但是距離看的好、看的真依舊有一些實際問題需要解決。

自從1961年Smirnov首次測量人眼波前像差以來，至今已有60余年的歷史。?波前像差是指實際波前與理想無偏差狀態(tài)的波前之間的偏差，這種偏差是由于人眼的屈光系統(tǒng)并不是完美的，光線在傳播過程中會發(fā)生改變，導(dǎo)致形成的波前發(fā)生變形。波前像差可以分為?單色像差和色光像差，單色像差包括?球差、?彗差、?像散、?場曲和?畸變，而色光像差則包括?位置色差和?倍率色差。波前像差對視覺質(zhì)量有重要影響，可能導(dǎo)致視力下降或視覺不適。

波前像差常用的表達方式為Zernike多項式。Zernike多項式為一正交于單位圓上的一組函數(shù)，通過Zernike多項式，眼光學(xué)系統(tǒng)像差可以量化。

Zernike多項式可以把波前像差分解為多階成分。常用的 Zernike多項式為7階35項。0~2階為低階像差，可以用球柱鏡矯正；3階及以上為高階像差，無法用球柱鏡矯正。

0階：各方向均勻、平整的波陣面，即無像差；

1階：沿著x軸和y軸傾斜；

2階：Z20球性離焦（近視、遠視），Z2-2散光（45/135°軸向），Z22散光（90/180°軸向）；

3階：類彗差，Z3-1垂直彗差，Z31水平彗差，Z3-3 Z33三葉草差；

4階：類球差，Z40球差，Z4-2 Z4-2二級散光，Z4-4 Z44四葉草；

5階及以上：更復(fù)雜的波陣面像差，只有瞳孔非常大時才顯露出。

另根據(jù)SCOPE Study的“鞏膜鏡在美國的適應(yīng)癥調(diào)查”的研究，鞏膜鏡74%應(yīng)用于不規(guī)則角膜散光患者、16%應(yīng)用于角膜疾病。可以看到，配戴鞏膜鏡的患者角膜的情況都比較差，角膜前表面存在這各種缺陷和變形，存在不規(guī)則的散光或者規(guī)則的高度散光，有的甚至還有慧差，三葉草等高階像差，這些高階像差的存在，大大限制了患者視覺質(zhì)量的進一步提升。

有缺陷和變形的角膜圖例

各種像差示意圖

如何將人眼波前像差降到最低、有效地提升配戴鞏膜鏡患者的視覺質(zhì)量？鞏膜鏡的設(shè)計者進行了非常多的探索。如美視季^?硬性鞏膜接觸鏡所采用的“相位調(diào)制”專利設(shè)計，其通過角膜地圖儀得到個性化的人眼角膜的非球面系數(shù)及角膜前表面矢高分布數(shù)據(jù)，建模、擬合、對實際表面矢高和擬合矢高殘值運用澤尼克多項式展開后再轉(zhuǎn)換成相位分布數(shù)據(jù)得到完整的角膜前表面?zhèn)€性化人眼模型；通過個性化人眼光線追跡，得到全眼不同瞳孔情況下的波前像差分布特性和幅度，以此給出針對性的相位調(diào)制和補償?shù)南癫钪?；?strong style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">疊加相位調(diào)制函數(shù)在鞏膜鏡前表面光學(xué)區(qū)，對各個入射視場的特定光學(xué)像差進行調(diào)制，實現(xiàn)目標像差的平衡或者矯正。通過以上的設(shè)計、調(diào)制，可以精準地補償人眼角膜波前畸變，達到“高清多一行”之視力水平和視覺質(zhì)量。

鞏膜鏡光學(xué)設(shè)計理論將日趨完善、工藝實現(xiàn)日益精進，在不懈追求更高視覺質(zhì)量的愿景下，我們相信，未來將會涌現(xiàn)出更多卓越的鞏膜鏡設(shè)計理念。

參考文獻：

1.Holladay, Quality of vision; essential optics for the cataract and refractive surgeon

2. 瞿佳. 視光學(xué)理論和方法（第3版）[M]. 人民衛(wèi)生出版社, 2018.

3. 王雁, 趙堪興. 波前像差與臨床視覺矯正[M]. 人民衛(wèi)生出版社, 2011.

4. 吳晉芳，袁志勇，陳思，謝培英. 波前像差的視光學(xué)理論與應(yīng)用[J]. 中國斜視與小兒眼科雜志，2006，04：49-52.