像差对人眼视觉质量影响的成因和因素
人眼是自然界中最精致的器官之一,通过人眼这个器官可以将现生活中的物像和色彩转换到大脑。但是,作为一个光学系统,一定存在着像差,而这些像差将导致视网膜的成像是一个比较模糊的影,或出现视觉表现的变形。在临床上就是视力下降和对比敏感度下降。
像差对人眼视觉质量影响的成因
作为一个光学系统,包含有几个透明介质(或透镜介质),其角膜和晶状体是最重要的成分。人眼的像差源于人眼本身作为一个光学系统所存在的缺陷。这些缺陷主要还是角膜和晶状体的问题,包括：
1.角膜与晶状体表面的不理想,表面本身就存在着局部的像差。其中,角膜的不理想程度要远远多于晶状体的不理想程度,也即所谓角膜表面存在着不规则散光。在角膜的不理想当中,有角膜先天的问，也有角膜疾病或外伤等所遗留的问题。晶状体表面不理想则主要表现前囊膜或后囊膜的部分浑浊,晶状体或人工晶体表面的色素沉着等。
2.角膜与晶状体的不同轴,有先天的问题,也有后天尤其是人工晶体植入后位置的变化,甚至夹持等。
3.屈光间质(角膜与晶状体内含物)的不均匀性。晶状体的不匀性主要是晶状体逐渐浑浊的问题、糖尿病所导致的晶状体含水量的均匀变化以及人工晶体及手术所造成的后囊膜的问题等。
4.各种波长不同的光线通过人眼的屈光系统后,因其折射率不而会产生色像差。
上述这些都可能会导致光线经过人眼的屈光系统后产生局部的折射偏斜,从而使光线偏离了理想的光路,使物体在视网膜上的成像点无法形成一个理想的清晰像点,而是形成一个发散的光斑。这样,势必造成物体在视网膜上所成像的对比度下降,模糊甚至变形等。
像差对人眼视觉质量的影响因素
由于上述原因,人眼的视力通常只能达到1,0,最多为2.0。即使我们配戴了精确的框架眼镜和角膜接触镜解除了屈光不正的状态,我们仍然存在着单色像差。这些像差对人眼视觉质量的影响通常与下列因素有关：
-
像差的大小(均方根值)
通常情况下,高阶像差在人眼屈光不正所占的比例<10%,个别学者认为应<10%-17%,但少数人的高阶像差所占的比例可以达到30%以上,个别PRK或 LASIK手术后的患者可以达到50%,甚至80%以上。
-
瞳孔直径
当瞳孔<3mm时,人眼的像差主要是离焦、散光彗差和球差等常规像差,当人眼孔>7.3mm时,影响人眼视觉质量和视网膜分辨率的主要原因是非常规像差,而且当瞳孔较大时,各种像差对人眼视觉质量的影响会明显增大,因此,患者经常抱怨,在夜间或灯光较暗的地方视物明显模糊和变形,晴天或灯光强时上述现象则明显减轻,当前,由于汽车快速地进入了家庭,因此像差对于视觉质量尤其驾驶员夜间视觉质量的影响已经得到了国内外学者的高度重视,以往大瞳孔患者不建议实施 LASIK手木,因为大瞳孔患者进行 LASIK手术后,可能会出现像差的明显增大,表现为星盲,光晕,重影等现象,同时还会出现手术后的夜间视力下降等问题。
除上述原因外,药物所致的瞳孔散大(散瞳)也会对高阶像差产生明显的影响。我们曾对50例患者(100只眼)在散瞳前后进行了波前像差的检查,结果发现:药物散瞳会导致总高阶像差明显增大,其中高阶像差的RMS增加了19.5%,高阶像差的百分比增加了18.7%。对部分高阶像差(主要是三级散光和四阶球差)的RMS值有明显影响,同时还会造成瞳孔中心的移位。因此,对于调节过强患者在进行波前像差检查时,不能够通过散瞳来消除或减小调节。否则有可能会造成像差检查的明显误差。
-
像差的不同美型和表現形式
不同类型的像差对视觉质量的影响并不完全相同,研究表明,球差和色差是影响视网膜成像的重要因素,而像散和彗差则较次要。通常 Zernike多项式中的三阶和四阶像差,比如彗差,球差和三叶草等像差对视觉质量的影响相对较大,而就彗差本身而言,水平彗差的影响要大于垂直彗差,同样,正球差和负球差对视觉质量的影响也不相同。
-
年龄
年龄也是像差对人影响的重要因素。患者的年龄与高阶像差之间存在着正相关性,即高阶像差的RMS值随年龄的增大而增大，角膜和晶状体本身所产生的像差也随年龄的增大而增大,角膜尤其是晶状体的改变,通常会使三阶像差逐渐增大。年龄对像差的耐受性也不同,年龄偏小时,人眼对各种像差影响的耐受性要强一些,而40岁以上的正常人对像差的耐受性普遍减弱,这也是人眼的视觉效果逐渐下降的原因之一。
5.调节
调节对人眼像差也有一定的影响,其不仅可以引起离焦和散光的变化,也能影响高阶像差的变化,调节可以使球差减少,过强的调节甚至可以使球差呈负向变化。当瞳孔处于自然状态时,人眼的单色像差会随调节的增强而增大,即当眼处于调节静息状态时,视觉最佳,而人眼处于高度调节状态时,会明显增大垂直彗差,使视觉质量受到像差的明显影响。
6.屈光不正
对于屈光不正的眼,一方面存在着低阶像差,另一方面其高阶像差部分也会增加,其中离焦(Z4)与球镜的度数有关,像散(Z3和Z5)与柱镜的度数有关,高度近视眼中常伴有彗差。需要特别注意的是,高阶像差会对验光结果产生一定的影响,因此,当高阶像差的RMS值很大时,此时无论是电脑验光还是显然验光都会与波前验光有很大的差别。
7, LASIK手术的光学区
瞳孔直径增大也是像差增大的重要原因之一,而且大瞳孔还是 LASIK手术后像差增大的重要原因。瞳孔越大光学区越小,则术后高阶像差对视觉质量的影响越明显。因此,在实际
手术中应该注意瞳孔大小与光学区之间匹配的问题。对于高度近视角膜又比较薄的患者,术中为了不残留近视度数而采取缩小光学区的方法术后很可能造成大像差而影响夜视力。
8.其他
像差还与其他一些因素有关,比如种族和性别。一般认为白种人的球差比较大,而三叶草比较交小,亚洲人和黑人的彗差和三叶草则较明显,球差比较小。在性别上,多数女性的球差和彗差比较大,三叶草则没有明显的性别差异。此外,戴角膜接触镜也会对人眼的像差有定影响,长期戴角膜接触镜会使三叶草像差明显增大。
相关文章
