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本文应用人眼的波前技术,在个性化人眼光学结构的基础上做了如下研究:分析了人眼的波前视觉特性;研究了人眼的个性化视觉矫正的工程数据计算。
调节是人眼的一项基本视觉特性。人眼在从无穷远到明视距离的调节过程中,波前像差是变化的。文中利用个性化眼结构对人眼在不同调节状态下的波前特性作了研究,分析了全眼波前像差、球差、慧差及高阶像差的总体变化趋势。研究发现人眼在从无穷远处向明视距离的调节过程中,波前像差先逐渐降低,又有所升高,大约在-1D至-2D的调节状态时降为最低,其具体的位置因人而异。部分人眼球差的均方根值随着调节激励的增大而逐渐降低,另有部分人眼球差的均方根值先降低后略有升高。慧差的总体变化不大。高阶像差的总体变化趋势是先下降,之后略有升高。并且发现个体人眼的像差变化幅度各不相同,其变化量与无穷远处眼波前像差的大小无关。
为了更好地理解人眼大视场条件下的波前特性,在个性化人眼结构的基础上,分析了颞侧方向0°,10°,20°,30°,40°,50°视场的波前像差特性。研究发现随着视场角的逐渐增大,人眼的波前像差也随之增大,其中变化最大的是像散与慧差。在大视场的条件下,人眼的视觉分辨能力迅速下降,影响视觉质量的已经不再是光学系统的衍射极限,而是与多个视杆细胞相连的神经节所决定的 Nyquist极限。因此,虽然人眼在大视角时的波前像差很大,但已经不是影响视觉质量的关键因素。
本文根据个体人眼的波前像差特性对有晶体眼人工晶体(PIOL)作了个性化的设计,实现了矫正个体人眼屈光不正的目的。并对个性化人工晶体的术后偏位问题,包括PIOL的轴向偏转、水平偏移、垂直偏移和轴向偏移,作了分析,讨论了各种偏位情况下的阈值。这种利用个性化的PIOL设计对术后人眼作预测的方法是PIOL的传统公式法很难做到的。
波前引导的角膜切削手术以术后人眼高阶像差低的优点,逐渐为人们所关注。本文在个性化人眼光学结构的基础上,根据人眼的实际像差特性,设计了波前引导的角膜切削,既可以矫正人眼的离焦与像散,又可以降低眼睛的高阶像差。文中将设计后的角膜切削深度与临床常用的OPD公式给出的数据作了比较,两者结果相近,但仍有差别。并且文中对切削后人眼的调制传递函数值作了分析。根据实际个体人眼特有的波前像差特性,本文对角膜接触镜作了个性化的设计。设计结果不仅能够矫正人眼的屈光不正,而且引入非球面系数矫正了人眼的球差。将个性化设计得到的角膜接触镜的屈光度与临床验光而来的数据作比较,结果相近。
不同于主观视标式的视功能测量方法,本文运用实际测量的波前像差数据,结合人眼的像调制度曲线,直接地、客观地给出了表征人眼视功能的视锐度值(Visual Acuity,VA)、对比敏感度值(Contrast Sensitivity,CS)以及斯特列耳比率值(Strehl ratio),并进一步分析了高阶像差对人眼视功能的影响。这种由人眼的波前数据直接给出人眼视功能的方法具有客观、快速的优点,为视觉检测提供了一种新的思路。