Sturm光锥原理在眼视光学应用举隅
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[摘要] 本文对交叉圆柱镜(jcc)测试、放射状散光表检查、融像性交叉柱镜(Fcc)检测和LASIK治疗散光等眼视光学应用Sturm光学原理情况,作一简要总结分析,以为治疗等提供依据。
[关键词] Sturm's光锥;交叉柱镜;散光;激光角膜原位磨镶术
[中图分类号] R778.3 [文献标识码]B [文章编号]1674-4721(2010)04(c)-134-02
眼视光学在许多场合下都会应用到Sturm's光锥原理,今将这方面的情况作一简要介绍。
1 Sturm's光锥简介
在眼科临床上,柱镜即为散光镜片,其中含轴的径线称为弱主径线,即轴的位置;与轴直交的径线称为强主径线,通常以强主径线的球面屈光力表示柱镜的度数。球面圆柱透镜是由球面透镜与柱透镜结合而成,其屈光情况为:在互相垂直的弱主径线与强主径线上均有屈光能力,但其能力的大小不同,与光学中的史氏光锥(Sturm)的屈光情况相同[1]。以顺规性散光眼为例,垂直子午线曲率高于水平子午线曲率,平行光线经过该光学系统结成两条相互垂直的焦线,称为前后焦线。由垂直定律可知,经垂直子午线成一水平焦线,因曲率高于前焦线;经水平子午线成一垂直焦线,因曲率低为后焦线。两焦线之间的间隙,称为Sturm间隙。整个光束的形态像一圆锥,称为Sturm光锥。进行散光矫正的目的就是要把两条焦线的距离变短,最终成为一个焦点。前后焦线之间为一系列大小不等的椭圆形光学切面,其中最小的光学切面为圆形,称为最小弥散圈。当最小弥散圈恰位于视网膜上时,未矫正的散光眼视力最佳。在逆规性散光的屈光系统中,水平子午线的弯曲度最大,垂直子午线的弯曲度较小,即当最陡的径线(屈光力最强)位于或接近180度时,为逆规性散光,或用轴位于或接近90度的负柱镜矫正。当主径线即不接近90度也不接近180度,为斜轴散光。
2 Sturm光锥对散光的解析
散光主要是由于角膜,其次是由于晶状体的各径线的屈光力不同,平行光线入眼内不能在视网膜上形成焦点,而是形成前后两条焦线,这种屈光状态称为散光。散光在临床上被分为规则散光与不规则散光两大类。前后两条焦线之间的间隙,称为Sturm间隙,前后焦线长度代表散光的程度。整个光束的形态像一圆锥,称为Sturm光锥,前后焦线之间的光学切面为大小不等到的椭圆形,其中最小的光切面为一圆形,称为最小弥散圆,散光眼的最小弥散圆正好位于前后焦线中间,当最小弥散圆恰好位于视网膜上时,视物不发生变形,是散光眼自身视力相对最好的情况。利用这一原理,可以用球镜片代替柱镜片来矫正散光,将散光度数的半量作为球镜度数来矫正散光,称为等效球镜(SE),可以使散光眼的最小弥散圆恰好落在视网膜上,产生相对较好的视力,但SE并未矫正散光,只是将被检眼矫为混合散光。
3 Sturm光锥在眼视光学应用举偶
3.1 jcc测试
平行光线通过交叉圆柱镜后形成史氏光锥[2],当把jcc置于正视眼前,则使该屈光状态正常的眼睛产生混合散光,两条相互垂直的焦线分别落在视网膜前和视网膜后,且两条焦线与视网膜距离相等,最小弥散圆恰位于视网膜上。产生散光的多少与交叉柱镜光度成正比。换言之,即上述两焦线间的距离与交叉圆柱镜散光光度数量成正比。如0.25 D交叉圆柱镜所产两焦线距离就相当于0.5 D散光。交叉圆柱镜同样也可以使巳获得矫正屈光不正眼睛再产生散光,不过当散光的眼矫正轴位正确时,将交叉柱镜镜柄置试片柱镜轴位上,其正、负柱镜轴位分居试片柱轴两侧各45度位置。如同置于正视眼前一样,相互垂直的两焦线仍分别等距离位于视网膜前和后,翻转交叉柱镜时,交叉柱镜内的正轴和负轴交替易位,由于矫正轴位正确,故只是两焦线互换位置,然最小弥散圆始终在视网膜上,故被检查者感觉两面的清晰程度(模糊度)应该相同。而矫正柱镜轴位有误,使用jcc测试中,jcc轴与原试片柱镜轴位合成产生新的柱镜轴位,在翻转时就必然有一面该合成轴位较接近于眼实际散光轴位,而另一面则有相差较远,两相比较对照,被检者就会感觉前者较清晰,因此矫正镜片轴位应在感觉清晰这面稍向相同符号轴位移动,直到翻转时两面感觉清晰度一样,即表示试片柱镜轴位已与眼实际散光轴位重合。
3.2 放射状散光表检查
该表是由一些类似钟表刻度的放射状线条构成的图,测验开始前,需要雾视病人的眼睛,即要在被测眼前加足够的正镜以确定全部Sturm光锥都位于视网膜前。如果患者没有散光,物体上的每一点会在视网膜前成点状像,因此放射形表上所有的线条都是同样清楚的。如果患者有散光存在,当散光眼注视黑色十字视标时,视标会被看成在视网膜一前一后相互垂直的两条标线,被检眼会感到接近 视网膜的线较清楚,而远离视网膜的那条线模糊。如将镜的轴向放在模糊的轴位上,逐渐增加柱镜度数,使两标线的距离逐渐缩短,模糊线逐渐变清楚,直到两条线同样清晰,眼的散光就矫正了。
3.3 Fcc 融像性交叉柱镜(Fcc)检测原理
Fcc检测视标为两组相互垂直的直线,位于近距。在被检眼前加上0.5 D的交叉圆柱镜,置负柱镜的轴位在90度,视网膜上的像就会由于附加了这个交叉圆柱镜而从原来的一个焦点变成两条互相垂直的焦线。并且水平焦线在前面0.5 D,垂直焦线在后面0.5 D。当被检者注视眼前目标时,如果调节反应等于调节刺激,最小弥散圈落在视网膜上,则看到水平和垂直的两组线条一样的清晰;相反,如果被检者的调节能力不足,那么,最小弥散圈就不能聚焦在视网膜上。而是在视网膜后,从而感觉到横线比竖线清晰一些,这时逐渐在被检眼前增加正镜,也就是被检者报告,“横竖一样清晰了”,那么,对于老年人,所加的正镜就是所需的近用附加。对于近视患者,记录所加度数为调节滞后量[3]。
3.4 LASIK治疗散光
目前LASIK手术研究的焦点是如何提高患者的术后视觉质量。一方面,通过波前像差技术,减少甚至矫正术前存在的高阶像差己成为热门话题;另一方面,如何通过采用更合理的切削方式,尽可能保存角膜正常的生理形态,也是重要的研究方向。
在LASIK矫正散光的过程中,绝大多数准分子激光机采用改变一条径线方向角膜屈光力的方法。例如,为矫正-4.00 DC*180度散光,则使90度径线上角膜屈光力降低4 D,而180度径线方向上角膜屈光力维持不变。这种方法操作简单,但对于高度散光,由于其一径线上角膜屈光变化很大,而与其垂直径线上角膜屈光力不变,从而对角膜表面屈光力的整体均衡性破坏较大,易造成术后视觉质量和屈光稳定性下降。复性散光是在同一程度和同一大小的基质床上进行球、柱性质相同的切削,而混合性散光则是在基质床上进行球、柱性质相反的切削,根据Sturm光锥成像原理,高度混合散光很难使物像形成最小弥散圈,如将高度混合散光分解成两个中、低度的轴向相反,但绝对值相等的柱镜,则两个主径线上的物像均可形成最小弥散圈落在视网膜上。LASIK治疗散光的术式最初设想就是基于Sturm光锥成像原理而设计的[4],即入选者按常规设计出需切削的球、柱镜值,再将柱镜按光学十字图和正交柱镜原则变换成两个值相同,符号相反,轴相垂直的正交柱镜,然后将负柱镜与球镜的绝对值作为削边,例:+0 ......
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