波前像差的測量

為了實現(xiàn)波前引導的角膜屈光性手術，波前像差的準確測量是很重要的。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，因此通常耗時較長。被檢查者的移動以及需要配合是這種檢查方法的缺點?？陀^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。因為反射回來的信息是從脈絡膜視網(wǎng)膜多層次而來的，因此參照焦點平面并不像主觀法那樣定義的準確，它是由視網(wǎng)膜上光感受器細胞的感光程度而決定的。將光線回射到波前檢測儀的那部分脈絡膜視網(wǎng)膜在光感受器細胞平面大概占200微米的空間。眼睛的軸長大約為23毫米。所以，會有大約1%（200微米/23毫米）的誤差。眼睛的屈光度約為60D。因此，客觀性波前檢測法可允許有0.6D的誤差。對于散光，甚至更高階的屈光問題，1%的誤差一般是可以忽略的。由于焦點平面的不確定因素相當小，因此只有在糾正球性屈光不正時才很重要。

波前檢測還可以用獲得光學信息的種類來進行分類。

(1)外向型波前測量法

這種檢測方法的主要特點是，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”。這種波前檢測是由Shack-Hartmann 原理進行描述的。

為了更好的理解，讓我們回顧一下這種波前檢測的歷史。它的早期應用是在20世紀早期，Hartmann首次描述了這個原理。后來以Hartmann屏的形式應用在光學測量上[6]。在70年代早期，Shack改進了Hartmann技術[7]，后來被廣泛應用在了天文學上，被宇航員用于測量大氣引起的光學像差。1944年，梁開始應用這種原理測量人眼的屈光誤差和高階相差。

Shack-Hartmann波前檢測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，反射出來的光線通過人眼的折射系統(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照相機捕獲到。由許多微小透鏡排列而成的透鏡組會把反射出來的光線的波前分成若干個更小的波前，每個波前則被聚焦成一個光點。光點相對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眼睛波前的形態(tài)。

這種波前探測方法的局限性在于，由于黃斑下脈絡膜的干擾會產(chǎn)生散射，也就是說會產(chǎn)生干擾性的回波。但是，由于視軸的長度，這可以忽略不計。另外激光光源中的小斑點以及黃斑部被照亮的程度以及質(zhì)量也會限制波前檢測的準確性。采集頻率的提高有助于波前探測達到一個理想的程度。

(2)視網(wǎng)膜成像波前測量法

這種方法的主要特點是，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。這種波前檢測的形式是由Tscherning原理來進行描述的。

這種方法的首次應用是在19世紀末，當時Tscherning在闡述人眼的單頻像差時首次描述了這個原理[9]。但是，視光學的帶頭人，包括Gullstrand，在那時卻并不支持Tscherning的理論，因此并沒有得到廣泛的接受。直到1977年Howland應用Tcherning的像差顯示儀的設計并用交叉柱鏡進行了改進，用于主觀測量人眼的單頻像差。近來Seiler進行了改進，將間距1毫米的網(wǎng)格投射在視網(wǎng)膜上，同時，這種設計還帶有一個同軸的光學系統(tǒng)，能夠可視化地用圖像來表示像差圖。之后，烏克蘭的Molebny等人改進了這種技術，設計了一種視網(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)校準平行后通過一個13×13的光點蒙版，從而產(chǎn)生整齊排列的168個光點（遮蔽中心點），在視網(wǎng)膜上成像。在經(jīng)過眼介質(zhì)時，光點的排列會由于介質(zhì)的不規(guī)則而產(chǎn)生像差，這種扭曲的光點排列會通過一個同軸的相機記錄下來，光點和無像差時光點位置的偏差可用于精確計算波前的形態(tài)（Seiler法）。

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

(3)內(nèi)向型可調(diào)節(jié)屈光測量法

這種檢測方法的主要特點：波前像差的形式是由一束可調(diào)節(jié)的補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和臨床上的屈光和視網(wǎng)膜鏡的應用很相似，是由Scheiner原理進行描述的。

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

當一束光線從無限遠射入眼睛時，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、下方三個位置點進入的光線會在視網(wǎng)膜前方交叉（假設上下兩處是對稱的）。如果從上方進入眼睛的光線傾斜一下（假如它是從附近另一個光源而來的），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，傾斜的角度即是角膜相應位置上的波前的傾斜情況。多測幾個點，便可得出整個角膜的波前像差。

這種方法的局限性在于主觀調(diào)節(jié)、矯正偏差的光點時耗時較長。它的另一種形式——客觀性檢測法是基于裂隙檢眼鏡制成的。在這種方法中，眼底的情況由進入人眼的裂隙光束沿著一個特定的軸線和方向被快速地掃描。眼底的反射情況由一個探測器所檢測到。裂隙光束會連續(xù)地掃描并將全部角膜的波前像差情況記錄下來。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)進行，但是客觀性的檢測使它可以迅速地獲得相應的信息。因此較上面的方法省時。