本文選題：人眼模型　切入點(diǎn)：屈光手術(shù)　出處：《中國科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：人眼是一臺精巧而復(fù)雜的光學(xué)成像系統(tǒng),將外部世界投射在視網(wǎng)膜上。然而,并非所有的人眼都可以清晰成像,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),世界上約20-30%的人群受到眼球屈光不正的影響(包括近視、遠(yuǎn)視、散光和混合類型等),其中絕大部分是近視,因此近視被列為人類三大疾病之一。近視眼角膜屈光手術(shù)是通過激光燒灼靠近角膜前表面的部分角膜基質(zhì)從而改變其前表面曲率半徑,并使得術(shù)后眼球整體屈光度與變長了的近視眼軸長相匹配,達(dá)到修正視覺的目的。角膜屈光手術(shù)已有幾十年的歷史,在臨床上發(fā)展出多種類型,治療效果參差不齊。人眼精密而復(fù)雜,但并非理想的光學(xué)成像系統(tǒng),其復(fù)合結(jié)構(gòu)存在內(nèi)稟像差,它的空間極限分辨能力要小于無像差的同口徑的小孔所對應(yīng)的衍射極限。眼球也不是完美對稱的球形,各介質(zhì)的折射率分布不均勻性,介質(zhì)邊界曲面的不規(guī)則性或位置異常等因素對視覺質(zhì)量產(chǎn)生影響,為精確修正眼球的屈光不正帶來困難。另外,目前有很多報(bào)道稱患者在成功接受Lasik手術(shù)后存在夜視力明顯下降的問題(光暈、炫光等)。因此本次研究針對任意人眼,提出了個(gè)性化的精確角膜手術(shù)方案,力圖解決夜視力下降的問題并且全面提升術(shù)后視力及視覺品質(zhì)。文中首先建立了典型的-2D和-5D(即通常所說的近視眼200度和500度)個(gè)性化近視眼模型,并模擬三種不同手術(shù)方案(即球面修正、Q值優(yōu)化和波前像差引導(dǎo)的Lasik手術(shù)),然后著重比較了各手術(shù)方案前后的視網(wǎng)膜光斑分布圖,波前像差圖,以及眼球中各階像差的變化等,從而顯示并對比了手術(shù)對于視覺修正的效果。此外,散光反映了人眼中折射率分布的不對稱性,是人眼中除離焦外最重要的像差之一。角膜屈光手術(shù)主要通過改變角膜前表面屈光狀態(tài)從而矯正近視,并沒有考慮散光來源于角膜前表面還是眼內(nèi)。眼內(nèi)的散光是否會(huì)對手術(shù)后的視覺質(zhì)量造成影響,目前的臨床研究報(bào)道還很少。所以我們又分別建立兩種基于-5D近視的散光模型:眼表散光(即角膜前表面散光)和眼內(nèi)散光(多指源于晶狀體的散光),同樣也模擬對比了以上三種不同手術(shù)方案及手術(shù)前后的視覺質(zhì)量。研究結(jié)果表明:1.傳統(tǒng)的球面修正和Q值優(yōu)化的Lasik手術(shù)對角膜前表面引起的散光有抑制作用,然而對眼內(nèi)散光的矯正效果較差;2.球面修正會(huì)引入較大的球差,Q值優(yōu)化可以減小術(shù)后的球差,但兩種手術(shù)方案都無法修正眼內(nèi)其他高階像差;3.波前像差引導(dǎo)的手術(shù)對任何類型的近視、散光或是無規(guī)則的高階像差都可以全面的修正,以實(shí)現(xiàn)最佳的人眼成像能力,甚至超視力。
[Abstract]:The human eye is a sophisticated and complex optical imaging system that projects the outside world onto the retina. However, not all human eyes can clearly image, according to incomplete statistics, About 20-30 percent of the world's population is affected by refractive errors (including myopia, hyperopia, astigmatism and mixed types), most of which are myopia. Therefore myopia is listed as one of the three major diseases in human beings. Myopia corneal refractive surgery changes the curvature radius of the anterior surface by laser cauterizing part of the corneal stroma near the anterior surface of the cornea. The global refraction of the eyeball is matched with the axial length of the lengthened myopia, and the vision is corrected. Corneal refractive surgery has a history of decades, and has developed many types in clinical practice. The therapeutic effect is uneven. The human eye is precise and complex, but it is not an ideal optical imaging system, and its compound structure has intrinsic aberration. Its spatial limit resolution is smaller than the diffraction limit corresponding to the aperture of the same aperture without aberration. The eyeball is not a perfect symmetric sphere, and the refractive index distribution of each medium is not uniform. The irregularity of the media boundary surface or the abnormal position influence the visual quality, which makes it difficult to correct the ametropia of the eyeball accurately. At present, there are many reports that the patients' visual acuity (halo, glare, etc.) decreased significantly after successful Lasik surgery. Therefore, this study proposed a personalized and accurate corneal surgery for any person. In order to solve the problem of nocturnal vision loss and improve postoperative visual acuity and visual quality, a typical personalized myopia model of -2D and -5D (that is, 200 degrees and 500 degrees of myopia) was established in this paper. Three different surgical schemes (spherical modified Q value optimization and wavefront aberration guided Lasik operation) were simulated, and the distribution of retinal spot, wavefront aberration, and the changes of various order aberrations in the eyeball were compared before and after the operation. In addition, astigmatism reflects the asymmetry of refractive index distribution in human eyes. Corneal refractive surgery corrects myopia mainly by changing the refractive state of the anterior surface of the cornea. Whether astigmatism comes from the anterior surface of the cornea or within the eye does not take into account whether the astigmatism in the eye will affect the visual quality after the operation. At present, there are few reports of clinical studies. So we have established two kinds of astigmatism models based on -5D myopia: surface astigmatism (i.e. corneal anterior surface astigmatism) and intraocular astigmatism (mainly from lens astigmatism). The results show that the traditional spherical correction and Q-optimized Lasik surgery can inhibit the astigmatism caused by the anterior surface of cornea. However, the correction effect of intraocular astigmatism is poor. The spherical correction will introduce a large spherical aberration Q value optimization can reduce the postoperative spherical aberration. But neither of them can correct other higher-order aberrations in the eye. Wavefront aberration guided surgery can be fully corrected for any type of myopia, astigmatism, or irregular high-order aberrations, in order to achieve optimal human imaging capabilities. Even super eyesight.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：R779.6;TP391.41

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本文編號：1562989