角膜Q值与球差*（附手术视频）

发表者：郭海科人已读

角膜球差

点光源发出光波，光波以发散的球面波前的形式从光源向外传播，经过理想透镜后，又以会聚的球面波前的形式汇集于一点，即波前像点。当透镜是非理想透镜时，光线不能会聚到一点，与其相垂直的波前也不是球面波前，而是形成畸变波前，这种实际球面波与理想的球面波之间的偏差就形成了波前像差。人眼并非理想的光学系统，所以会产生像差。

一阶与二阶是低阶像差，包括x和Y轴的倾斜、离焦(近视和远视)、散光，在常规验光中可用球镜度、柱镜度、散光轴表示。三阶以上为高阶像差，包括彗差(coma)、球差(spherical aberration)、高阶散光(higher order astigmatwasm)、三叶草(trefoil)等。

球差位于视轴，是对中央视力和视觉质量影响最大的高阶像差，正常人眼的球差主要包括角膜球差和晶状体的球差。

波前像差可用像差图和Zenike系数描述，前者比较直观，后者实用性更强。

Zernike多项式

角膜Q值

角膜是人眼屈光系统的主要成分，角膜前表面的屈光力提供全眼球总屈光力的2／3左右，角膜的屈光状态对人眼的视觉形成起着非常重要的作用。
角膜Q值是用来描述角膜前表面非球面形态的一个参数，表达的是角膜中央区和旁中央区曲率不一致的程度。
人眼多数天然正常角膜从中央到周边逐渐变平坦，为扁长椭圆形(prolate)，非球面性参数Q值<0；少数角膜从中央到周边逐渐变陡峭，为扁圆椭圆形(oblate)，Q值>0。

角膜Q值与人工晶体Q值

角膜不同范围的Q值是不同的，一般来说3mm角膜直径的Q值最大，越到周边就越小。
因为角膜Q值随角膜直径变化的特性，所以人工晶体为了和角膜匹配，也需要调整Q值，来达到最佳状态。

人工晶体设计中的面型公式

* Q值决定IOL的面型分布，即Q=0是球面，-1<Q<0是椭球面，Q= -1是抛物面，Q< -1是双曲面。

非球面光学设计的历程

面型变化从无到有，加工难度逐渐升高。

健康人眼的光学特性

Liou & Brennan 眼模型
- 角膜：正球差*
- 晶状体：负球差*

- 全眼：+0.1μm球差**

适应视网膜功能的成像，从而获得良好的视觉质量***

* Liou H-L, Brennan NA. Anatomically accurate, finite model eye for optical modeling. J Opt Soc Am A 1997; 14:1684–1695.

** Thomas O. Salmon, OD, PhD, Corina van de Pol, OD, PhD. Normal-eye Zernike coefficients and root-mean-square wavefront errors. J CATARACT REFRACT SURG - VOL 32, DECEMBER 2006.

*** Thomas Kohnen, MD, Oliver K. Klaproth, Dipl-Ing (FH), Jens Bühren, MD. Effect of Intraocular Lens Asphericity on Quality of Vision after Cataract Removal. Ophthalmology Volume 116, Number 9, September 2009.

轴向渐进设计

IOL的光焦度（屈光度）在光学面中心和周边并不一致，体现了球面像差的设计。
轴向渐进设计

- 融合了负球差和零球差的优势

- 更接近天然晶状体的光学特征

视觉质量高

随着环境明暗变化，轴向渐进设计能适应不同瞳孔大小，保持视觉质量。

焦深

焦深：在焦面可以清晰成像的范围
眼内焦深：单焦点成像在视网膜前后会形成弥散斑，但一定大小的弥散斑还是能被视觉系统接受，并在大脑中形成清晰的像
全眼残留球差+0.1um，可以提供更好的眼内焦深*

* Karolinne Maia Rocha, MD, Eduardo S. Soriano, MD, Wallace Chamon, MD, Maria Regina Chalita, MD, Walton Nosé, MD. Spherical Aberration and Depth of Focus in Eyes Implanted with Aspheric and Spherical Intraocular Lenses. Ophthalmology Volume 114, Number 11, November 2007.

增加焦深*

轴向渐进设计通过控制全眼残留+0.1μm球面像差，在不同瞳孔条件下，有效增加了离焦范围，即增加了眼内焦深，同时保持了成像质量。

* 南莉，刘永基。球面与非球面人工晶状体焦深研究。中华眼科杂志2012年2月第48卷第2期。

抗偏心抗倾斜

诸多原因如IOL 没有被完全植入到人眼囊袋内、囊袋直径与整个IOL 直径不一致、囊袋撕裂等，都会致使IOL 发生偏中心、偏位*

当IOL 发生偏中心、倾斜时，球面IOL 和传统非球面负球差IOL 很可能会引起高阶像差( 彗差、三叶草等) ，此时轴向渐进IOL的中心部球差更小，从而能够增强对偏中心和倾斜的适应性**

* Walkow T, Anders N, Pham DT, et al. Causes of severe decentration and subluxation of intraocular lenses. Graefes Arch Clin Exp 1998; 236 (1): 9-12.

** Madrid CD, Ruiz AJ, Perez VC, et al. Visual simulation through different intraocular lenses using adaptive optics: effect of tilt and decentration. J Cataract Refract Surg 2012; 38 (6) : 947-958.

轴向渐进IOL临床应用CASE分享

①患者基本情况

患者，女，78岁

主诉：双眼视物模糊3年余

既往史：DM24年

要求良好的生活视力

②术前检查