CN1951340A

CN1951340A - 基于个性化人眼模型的人工晶体设计

Info

Publication number: CN1951340A
Application number: CN 200510015419
Authority: CN
Inventors: 王肇圻; 王杨
Original assignee: Nankai University
Current assignee: Nankai University
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2007-04-25

Abstract

本发明以个性化人眼模型为基础，设计有晶体眼人工晶体(PIOL)的结构来提高人眼的视功能，属于视觉矫正技术领域。本发明将实际测量的人眼波前像差、角膜特征参数及眼内各部分轴向间距数据用于个性化人眼模型的构建，然后在个性化人眼模型中置入人工晶体，矫正人眼的屈光不正，并通过Zemax软件的优化功能，引入非球面结构，矫正人眼的球差。该人工晶体设计能够更精确地预测内置人工晶体的屈光度，可以根据个体人眼的实际光学特性矫正球差，并且可以评估PIOL在眼内的偏心移位对视功能的影响。

Description

基于个性化人眼模型的人工晶体设计

技术领域

本发明属于视觉矫正技术领域。

背景技术

矫正人眼的屈光不正是近年来眼科的研究热点。准分子激光原位角膜磨镶术(LASIK)适用于矫正低度近视，而对于高度近视，由于切削的角膜组织过多，角膜失去稳定性，LASIK手术的预测性大大降低，暗光下有明显的视觉障碍。有晶体眼人工晶体(Phakic Intraocular lens，PIOL)植入矫正高度近视的方法以其术后并发症少、效果稳定等优点越来越为人们关注。

目前医学上常用Van der Heijde公式计算PIOL的屈光度：

P_{IOL} = \frac{1.336}{\frac{1.336}{K + R_{c}} - ELP} - \frac{1.336}{\frac{1.336}{K} - ELP}

公式1

R_{c} = \frac{S . E .}{1 - (V \times S . E .)}

公式2

S.E.＝R_d+R_a/2 公式3

公式1中，K为角膜曲率，单位为D；

ELP为有效人工晶体的位置，即前房深度减去PIOL与虹膜之间的距离，单位为m。

R_c为人工晶体在角膜顶点平面的屈光度，单位为D；

公式2中，V为测量人眼屈光度时的镜点距，通常取值为0.012m；

S.E为球面等值屈光度；

公式3中，R_d和R_a分别为由术前验光得来的离焦与散光，单位为D；

将角膜的横向曲率与纵向曲率分别带入理论公式1，计算出PIOL在两个方向的屈光度，两者之差即所需PIOL的像散屈光度。横向屈光度即为所需PIOL的离焦屈光度。该公式在离焦和像散的计算上，没有考虑实际人眼的波前像差数据，因而有缺陷。

因人眼光学***的特殊性，球差对PIOL置入后人眼成像质量的影响最为明显。目前对于用非球面的人工晶体矫正人眼球差的尝试较少，仅限于由测量得到的角膜形状数据得出统计意义上的角膜球差的平均值，将PIOL的球差引入负值与之补偿，因而无法根据个体人眼的实际光学特性进行精确矫正。

发明内容

本专利的目的在于以实际测量的人眼波前像差、角膜特征参数及眼内各部分轴向间距数据为基础构建晶状体结构，从而进一步构建个性化人眼模型，在该人眼模型中置入PIOL，通过Zemax软件的优化功能，设计个体人眼PIOL的结构，提高人眼的视功能。

该发明具有以下的功能及优点：

功能一，已知实际人眼的波前像差数据、角膜特征参数及眼内各部分轴向间距数据，运用光学设计软件Zemax来构建个性化人眼模型。

功能二，已知PIOL在眼内的位置，在构建的人眼模型中优化PIOL的结构，达到矫正人眼离焦与像散的目的。

功能三，因人眼光学***的特殊性，球差对PIOL置入后人眼成像质量的影响最为明显。以个性化人眼模型为基础，利用Zemax软件的优化功能，引入非球面结构，克服球差对人眼视功能的影响。

功能四，用个性化的人眼模型分析人工晶体置入后，在个体人眼中产生的偏心对人眼视功能的影响。产生偏心的可能因素包括PIOL的旋转移位、沿人眼轴向的移位、沿纵向的移位以及PIOL面形加工误差等。

具体的技术方案

该发明的技术方案包括以下几个主要方面：

其一，通过医用角膜地形图仪精确测定个体人眼的角膜前后表面形状，用高次非球面函数进行形状拟合后置于眼模型中；用医用A型超声波技术测量得到人眼前房、晶状体、玻璃体等各部分的轴向厚度，把这些厚度作为光学间距输入进眼模型中；对晶状体的表面形状进行优化，使得全眼的波像差与用人眼波像差仪测量得到的实际波像差相等。

其二，在角膜与虹膜之间置入PIOL，优化PIOL的面形结构，矫正全眼的离焦与像散。

其三，以构建的人眼模型为基础，在Zemax中引入二次非球面，优化PIOL结构以矫正球差。

其四，在个性化人眼模型的基础上，模拟PIOL在眼内的移位，分析偏心对人眼视功能产生的影响。

附图说明

附图1是本发明基于个性化眼模型的人工晶体设计流程图。

附图2是本发明在置入PIOL后的人眼模型结构示意图。

下面结合附图具体说明本发明的实施方式。

具体的实施方式

如图1所示，Hartmann-Shack波前传感器[1]用来测量人眼的波前像差，把个体人眼的像差数据加入到光学设计软件Zemax的优化函数中，以此来定义人眼的实际像差。

角膜地形仪Orbscan II[2]用来测量角膜曲率以及角膜前后表面相对于参考球面的高度值。将角膜表面沿矢径方向的高度差转化为沿垂直方向的高度差，用高次非球面函数拟合出角膜的非球面表面。

A型超声测厚仪[3]用来测量眼轴的各部分间距，包括角膜前后表面间距、眼前房深度、晶状体厚度及玻璃体的厚度。

眼内光学***包括角膜、房水、晶状体及玻璃体的介质折射率[4]数据采用Gullstrand眼模型数值。

将晶状体[5]的面型设置为泽尼克矢高面，优化晶状体的前后表面，使得全眼的波像差与用人眼波像差仪测量得到的实际波像差相等。此时个性化的人眼模型[6]已构建完成。

将PIOL[7]置于角膜与虹膜之间，优化其面形结构，即得到置入PIOL后的人眼模型[8]。

如图2所示，已构建的个性化人眼模型包括角膜前表面[1]、角膜后表面[2]、晶状体前表面[5]、晶状体后表面[6]和视网膜[7]。

PIOL的前表面[3]与后表面[4]分别设置为超环曲面与球面，优化PIOL的前后表面，矫正人眼的离焦与像散。

在个性化PIOL设计的基础上引入非球面，将优化函数中人眼的球差设置为零，通过Zemax的优化功能矫正球差。

在个性化PIOL设计的基础上引入一定的偏心量，分析PIOL在眼内的偏心移位对人眼视功能的影响，包括调制传递函数(MTF)和点扩散函数(PSF)等。

Claims

1.一种基于个性化人眼模型的人工晶体设计，包括角膜、内置人工晶体(PIOL)、晶状体和视网膜的构建。其特征是：由个性化人眼模型得来的全眼像差与用波前像差仪测量得到的实际人眼的波前像差相等。

2.根据权利1要求所述的基于个性化人眼模型的人工晶体设计，其特征是：通过Zemax对PIOL结构的优化可以矫正人眼的离焦与像散，PIOL结构的优化包含了基于波前像差数据的个体晶状体的特征。

3.根据权利1要求所述的基于个性化人眼模型的人工晶体设计，其特征是：引入非球面并优化PIOL结构可以矫正人眼的球差。

4.根据权利1要求所述的基于个性化人眼模型的人工晶体设计，其特征是：在个性化人眼模型中引入一定的偏心量，可以分析PIOL在眼内的偏心移位对人眼视功能的影响。