波前像差的測(cè)量

為了實(shí)現(xiàn)波前引導(dǎo)的角膜屈光性手術(shù)，波前像差的準(zhǔn)確測(cè)量是很重要的。由于商業(yè)的重視，新儀器在不斷涌現(xiàn)。

波前檢測(cè)儀大體分為主觀性和客觀性兩種類型。主觀法需要被檢查者的配合，因此通常耗時(shí)較長(zhǎng)。被檢查者的移動(dòng)以及需要配合是這種檢查方法的缺點(diǎn)。客觀性檢查法需要用成像系統(tǒng)分析從視網(wǎng)膜上反射回的信息。因?yàn)榉瓷浠貋?lái)的信息是從脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜多層次而來(lái)的，因此參照焦點(diǎn)平面并不像主觀法那樣定義的準(zhǔn)確，它是由視網(wǎng)膜上光感受器細(xì)胞的感光程度而決定的。將光線回射到波前檢測(cè)儀的那部分脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜在光感受器細(xì)胞平面大概占200微米的空間。眼睛的軸長(zhǎng)大約為23毫米。所以，會(huì)有大約1%（200微米/23毫米）的誤差。眼睛的屈光度約為60D。因此，客觀性波前檢測(cè)法可允許有0.6D的誤差。對(duì)于散光，甚至更高階的屈光問(wèn)題，1%的誤差一般是可以忽略的。由于焦點(diǎn)平面的不確定因素相當(dāng)小，因此只有在糾正球性屈光不正時(shí)才很重要。

波前檢測(cè)還可以用獲得光學(xué)信息的種類來(lái)進(jìn)行分類。

(1)外向型波前測(cè)量法

這種檢測(cè)方法的主要特點(diǎn)是，波前像差的形式是由光線射出眼睛而定義的，因此被稱為“外向型”。這種波前檢測(cè)是由Shack-Hartmann 原理進(jìn)行描述的。

為了更好的理解，讓我們回顧一下這種波前檢測(cè)的歷史。它的早期應(yīng)用是在20世紀(jì)早期，Hartmann首次描述了這個(gè)原理。后來(lái)以Hartmann屏的形式應(yīng)用在光學(xué)測(cè)量上[6]。在70年代早期，Shack改進(jìn)了Hartmann技術(shù)[7]，后來(lái)被廣泛應(yīng)用在了天文學(xué)上，被宇航員用于測(cè)量大氣引起的光學(xué)像差。1944年，梁開(kāi)始應(yīng)用這種原理測(cè)量人眼的屈光誤差和高階相差。

Shack-Hartmann波前檢測(cè)的原理是基于一束激光的反射（直徑大約為1毫米），這束激光被聚焦在人眼黃斑上，反射出來(lái)的光線通過(guò)人眼的折射系統(tǒng)，射出眼睛，從而形成了波前像差的形式，被位于瞳孔入口處的CCD照相機(jī)捕獲到。由許多微小透鏡排列而成的透鏡組會(huì)把反射出來(lái)的光線的波前分成若干個(gè)更小的波前，每個(gè)波前則被聚焦成一個(gè)光點(diǎn)。光點(diǎn)相對(duì)于微小透鏡的光軸在空間上的位移，則直接顯示了此處波前的傾斜情況以及整個(gè)眼睛波前的形態(tài)。

這種波前探測(cè)方法的局限性在于，由于黃斑下脈絡(luò)膜的干擾會(huì)產(chǎn)生散射，也就是說(shuō)會(huì)產(chǎn)生干擾性的回波。但是，由于視軸的長(zhǎng)度，這可以忽略不計(jì)。另外激光光源中的小斑點(diǎn)以及黃斑部被照亮的程度以及質(zhì)量也會(huì)限制波前檢測(cè)的準(zhǔn)確性。采集頻率的提高有助于波前探測(cè)達(dá)到一個(gè)理想的程度。

(2)視網(wǎng)膜成像波前測(cè)量法

這種方法的主要特點(diǎn)是，波前像差的形式是由在視網(wǎng)膜上成像的偏差而定義的，因此叫“視網(wǎng)膜成像”法。這種波前檢測(cè)的形式是由Tscherning原理來(lái)進(jìn)行描述的。

這種方法的首次應(yīng)用是在19世紀(jì)末，當(dāng)時(shí)Tscherning在闡述人眼的單頻像差時(shí)首次描述了這個(gè)原理[9]。但是，視光學(xué)的帶頭人，包括Gullstrand，在那時(shí)卻并不支持Tscherning的理論，因此并沒(méi)有得到廣泛的接受。直到1977年Howland應(yīng)用Tcherning的像差顯示儀的設(shè)計(jì)并用交叉柱鏡進(jìn)行了改進(jìn)，用于主觀測(cè)量人眼的單頻像差。近來(lái)Seiler進(jìn)行了改進(jìn)，將間距1毫米的網(wǎng)格投射在視網(wǎng)膜上，同時(shí)，這種設(shè)計(jì)還帶有一個(gè)同軸的光學(xué)系統(tǒng)，能夠可視化地用圖像來(lái)表示像差圖。之后，烏克蘭的Molebny等人改進(jìn)了這種技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種視網(wǎng)膜光線示蹤儀，在這種儀器中，單一的光線連續(xù)的投射并在視網(wǎng)膜上成像。連續(xù)的視網(wǎng)膜光點(diǎn)位置的示蹤在整體上就可反映波前像差的整體情況。

激光束經(jīng)校準(zhǔn)平行后通過(guò)一個(gè)13×13的光點(diǎn)蒙版，從而產(chǎn)生整齊排列的168個(gè)光點(diǎn)（遮蔽中心點(diǎn)），在視網(wǎng)膜上成像。在經(jīng)過(guò)眼介質(zhì)時(shí)，光點(diǎn)的排列會(huì)由于介質(zhì)的不規(guī)則而產(chǎn)生像差，這種扭曲的光點(diǎn)排列會(huì)通過(guò)一個(gè)同軸的相機(jī)記錄下來(lái)，光點(diǎn)和無(wú)像差時(shí)光點(diǎn)位置的偏差可用于精確計(jì)算波前的形態(tài)（Seiler法）。

這種波前探測(cè)的局限性在于，在光束的位置偏離計(jì)算中，要用到一個(gè)理想化的人眼模型（Gullstrand模型眼）。這個(gè)模型，實(shí)際上是根據(jù)常人眼的屈光誤差不斷調(diào)節(jié)，以達(dá)到理想的同軸狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)理想化的。

(3)內(nèi)向型可調(diào)節(jié)屈光測(cè)量法

這種檢測(cè)方法的主要特點(diǎn)：波前像差的形式是由一束可調(diào)節(jié)的補(bǔ)償像差的光線射入眼睛而定義的，因此被稱為“內(nèi)向型”。這種形式的波前檢測(cè)和臨床上的屈光和視網(wǎng)膜鏡的應(yīng)用很相似，是由Scheiner原理進(jìn)行描述的。

這種方法是在1961年由Smirnov首次應(yīng)用于一種主觀性可調(diào)節(jié)屈光檢測(cè)儀。入射的外圍光線經(jīng)主動(dòng)改變方向射向一個(gè)中心目標(biāo)，從而消除外圍點(diǎn)的相應(yīng)的光學(xué)像差。1998年，Webb和Burns進(jìn)行了改進(jìn)，制成了現(xiàn)在的主觀性波前折射計(jì)（SRR），它應(yīng)用上述原理便可測(cè)量波前的模式。這種方法利用了大約37個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，每一個(gè)點(diǎn)發(fā)出的光線都由病人手動(dòng)調(diào)整方向以和中心目標(biāo)相重合，根據(jù)調(diào)整的水平從而描述出波前像差的形態(tài)。

當(dāng)一束光線從無(wú)限遠(yuǎn)射入眼睛時(shí)，這只眼睛唯一的像差是球性屈光不正引起的（一只近視眼）。從瞳孔的上方、中心、下方三個(gè)位置點(diǎn)進(jìn)入的光線會(huì)在視網(wǎng)膜前方交叉（假設(shè)上下兩處是對(duì)稱的）。如果從上方進(jìn)入眼睛的光線傾斜一下（假如它是從附近另一個(gè)光源而來(lái)的），使它和從瞳孔中央射入的光線在視網(wǎng)膜上成像在相同的位置上。這時(shí)，傾斜的角度即是角膜相應(yīng)位置上的波前的傾斜情況。多測(cè)幾個(gè)點(diǎn)，便可得出整個(gè)角膜的波前像差。

這種方法的局限性在于主觀調(diào)節(jié)、矯正偏差的光點(diǎn)時(shí)耗時(shí)較長(zhǎng)。它的另一種形式——客觀性檢測(cè)法是基于裂隙檢眼鏡制成的。在這種方法中，眼底的情況由進(jìn)入人眼的裂隙光束沿著一個(gè)特定的軸線和方向被快速地掃描。眼底的反射情況由一個(gè)探測(cè)器所檢測(cè)到。裂隙光束會(huì)連續(xù)地掃描并將全部角膜的波前像差情況記錄下來(lái)。因此可以確定波前像差的情況。盡管這種方法仍然在不同軸線上連續(xù)進(jìn)行，但是客觀性的檢測(cè)使它可以迅速地獲得相應(yīng)的信息。因此較上面的方法省時(shí)。