屈光手术时代如何理解屈光系统成像质量郝燕生

屈光手术时代如何理解屈光系统成像质量郝燕生第1页/共60页白内障手术已经进入屈光手术时代微切口、冷超声、扭动、ICE-CASE和OZIL,AFS等技术轻损伤，高效率，效果好新型人工晶体改善成像质量扩大功能：非球面IOL、矫正散光IOLToric,PhakicLenses、拟调节IOL、多焦IOL第2页/共60页角膜手术有了更大的进步个性化准分子角膜切削术飞秒激光老花眼治疗角膜内皮移植术第3页/共60页联合手术使很多疑难眼病恢复视力白内障摘除＋人工晶体植入/缝线固定联合小梁切除/前房成型手术虹膜/瞳孔成型联合玻璃体切除/后囊切除联合眼肌手术：本体感受器切除/斜视矫正第4页/共60页准分子激光切削术后,视网膜成像质量下降，是术后高阶像差增加,眼内散射增加，患者视敏度和主观视力情况一致，并未抱怨高度近视白内障术后视网膜成像质量并无明显下降，眩光症状加重，（散射）角膜瘢痕散射的干扰远远大于像差的影响，视力提高有限，还没有更好的鉴别方法高对比环境散射干扰也不小（夜间眩光）衍射多焦IOL降低了对比视力质量屈光手术时代面临的困难第5页/共60页主觉检查干扰因素过多视锐度和LOCS都不能充分明确白内障与视力下降之间的关系，因为它们忽略了混浊介质光散射和衍射视力还包含了视网膜、视神经和大脑的非光学因素第6页/共60页客观光学成像质量是主流评价方法MTFPSF等方法是透射检测，以前没有直接应用于眼现在检测是基于光线进出二次路径第7页/共60页客观光学成像质量是主流评价方法测定总波前像差地形图检查角膜像差iTrace将角膜像差和晶体像差定量分离第8页/共60页像差检查高估了成像质量忽略了散射和衍射的作用散射降低对比度衍射降低分辨率和对比度没考虑边缘效应未区分波位相差变化模拟视网膜成像了解对成像大干扰有多大第9页/共60页消减散射光的模拟实验散射光是离交发散光视网膜分布有规律提高10%对比度，减弱散射成像分辨率和对比度提高第10页/共60页无晶体眼植入IOL前后屈光介质十分透明

成像质量主要受像差干扰第11页/共60页波位相反转产生不同的光能量分布总像差=高阶像差+低阶像差低阶像差中存在位相反转第12页/共60页混浊介质产生衍射，降低分辨率无法区别小瞳孔衍射和混浊介质生衍射产生的模糊第13页/共60页衍射多焦人工晶状体模拟调节明显降低人工晶状体的成像质量降低对比度第14页/共60页角膜和晶状体散射降低成像对比度随年龄增长，角膜晶体散射增大视网膜成像对比度降低（照片）散射产生的影响无法区分出来第15页/共60页角膜和晶状体散射降低成像对比度随年龄增长，角膜晶体散射增大视网膜成像对比度降低（照片）散射产生的影响无法区分第16页/共60页从像差、波位相、散射、衍射等方面

综合分析人眼屈光系统成像质量对所有屈光介质手术都有重要意义是未来的方向

第17页/共60页评价晶状体混浊程度的思考裂隙灯照片是一次后散射成像OQAS是透射光前散射成像两者不同，但之间有恒定的比例关系第18页/共60页OQAS和C-QUANT都测量了入眼光散射，客观评估了视网膜成像质量第19页/共60页OQAS是新一代客观眼内散射分析仪通过客观散射指数（OSI）来量化评估。OSI是双通道影像外周与中心的光能量之比。介于0至10之间，值越高，眼内散光程度也越高。正常眼OSI一般低于0.5，大于1.5表示眼内散射较高早期白内障眼OSI介于1.5至4之间成熟白内障眼OSI值则高于4第20页/共60页多种方法可以减弱和消除散射光比矫正像差容易有利于选择低散射材料改进手术方式，减弱角膜、人工晶体散射，提高视觉质量第21页/共60页黄MY虹膜前粘连针尖状瞳孔瞳孔成型术前术后,散射影响大于像差第22页/共60页朱ZQ，眼外伤玻切术后无晶体眼ArtisanIOL虹膜后固定+虹膜缝合V=0.6术后像差受限制+散射仍然存在第23页/共60页例：蔡DK查找深层原因散瞳加小孔矫正视力+0.75DS-5.0DC×103°=0.3地形图：60°轻度角膜散光，150°严重角膜彗差视力低下的原因是150°轴位严重角膜彗差+第24页/共60页例：蔡DK避开难矫正的彗差利用偏位缩小的瞳孔遮挡跨过视轴的彗差经偏位小瞳，矫正视力-1.0DC×105°=0.9第25页/共60页右内皮移植左穿透性角膜移植第26页/共60页例：王wr自幼角膜白斑角膜散光

第27页/共60页期望OQAS在中国更加普及

在评价屈光系统成像质量中

发挥更大作用第28页/共60页第29页/共60页OQAS以测量受像差和眼内散射影响的点扩散函数（PSF）和调制传递函数（MTF），客观反映眼的视觉功能，克服了单纯采用视力描述视觉质量的局限性。

第30页/共60页人工晶状体眼调节检查A区：上方数字为调节幅度值，下方分别显示对应不同调节刺激下的视网膜像和100%对比度时模拟的视力情况。

B区：以曲线的方式显示不同调节刺激下患者的视力变化情况。

AB第31页/共60页MTF：是指不同空间频率处像与物对比度之间的差异，即视网膜上所成像与实际物的对比度的比值，反应光学因素对成像质量的影响。

如果像的对比度与物体一样，此时的MTF值最高，只可能发生在空间频率为0的情况下，换言之物体看上去如同平面一般。空间频率越高，则对比度下降程度越大，MTF值下降。MTF值还会随瞳孔直径而变化，建议采用人工瞳孔进行测量，确保结果有可比性和重复性。

第32页/共60页例：蔡DK治疗要点前玻切，后囊切除，IOL抛光，分离虹膜粘连光学方法无法消除彗差，不再做瞳孔成型，保持偏位瞳孔位于鼻上。遮挡跨过视轴区的彗差；人工晶体适当偏向于鼻上遮住偏位瞳孔+第33页/共60页视力：模拟在该视觉质量时的视网膜像对应的视力情况，此时的视力并不是患者大脑处理视网膜像后的真实视力。

第34页/共60页OQAS主要临床应用如下主要用于白内障手术及屈光手术的客观视觉质量的评估

眼部其他方面的客观视觉质量的评估

以上图像直观表达客观视觉质量（MTF，Strehlratio,对比度视力）

白内障程度的分级及后发性白内障的分级

泪膜功能的评价

光晕和眩光的客观测量第35页/共60页第36页/共60页

光散射技术在白内障诊断上的进展

PabloArtal,医学博士

第37页/共60页联系患者的症状体征通过直接检查进入眼内的光线的散射情况更优于通过常规检查视锐度及晶体混浊程度来指导临床手术。

众所周知snellen敏锐度图表在衡量白内障所致的视力下降方面并不完善。未完全成熟的白内障它对视力的影响是变化的，并且能够通过多种方式降低患者的视觉感受但是并不能通过常规的检查得以获得。

谈到原因，必须牢记白内障影响晶体曲光学的方式不能通过检查视锐度的标准来量化。关键点是进入眼内的光线发生了散射，这破坏了视网膜上的成像从而使病人眼中的世界越来越模糊，另外，白内障的进展使晶体变污浊并失去透明性加重了虹视。同时尽管年龄的增长所致的晶体结构的高度改变将会加深病人视觉的减低，但同一个病人在一间光线充足的检查室内视锐度得分确可能并不低。

第38页/共60页LOCS3晶体混浊分类系统-Snellen敏锐度都不能完整的解释进入眼内的光线被散射所造成的视力下降波前像差仪-不检测散射-可能高估视觉质量3C-第39页/共60页Quant(OCULUS),OQAS(Visiometrics)直接评估进入眼球的光线的散射情况适合检测量化白内障造成的视觉损失

第40页/共60页晶体混浊程度通常的视锐度检查的是通过裂隙灯直接观察晶体同时根据LOCS(晶体混浊分类表)的分级来确定。单纯根据晶体的外观来判断存在两大缺陷LOCS分级是主观的不同的眼科医师针对同一个病人的晶体可能会给出不同的分级。另一个严重的局限性是不能评估成像于视网膜上的被散射了的进入眼球的光线裂隙灯下观察晶体的光线则是被晶体散射了的眼内反射出的光线进入眼内和眼由内反射出的光线的散射情况存在差异真实视力比LOCS得分更低。少量临床医生附加了第三种标眩光情况下的视锐度

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先进的白内障诊断方法波前像差仪可以获得单色光情况下视觉表现的有用信息看重畸变，低估显著的散光所造成的视力降低程度。

第42页/共60页原理一束低能量的双极管激光进入眼球并在视网膜上形成一个光斑；被反射的光线又穿出眼球并被高精度的数码摄像机所捕捉。电脑通过分析反射光线揭示高低阶相差的影响，同时测量进入眼球的光线在视网膜成像的散射情况。

因为光源是点光源，一个完美的光学系统应该是反射回一个点光源。因此，一个紧密细小的反射成像提示了一个好的视觉质量，相反地，一个弥散或者模糊的点反映了一个较差的视觉质量。最重要的是，本仪器的软件系统还通过量化散射情况来数字化的定量视觉质量，我们称之为OSI。针对那些与主观不符的白内障患者OQAS测量的OSI值比Hartmann-Shack波前像差仪的数据更加准确。

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第44页/共60页OQAS系统临床应用白内障及屈光手术前后的视觉质量比较临床上可与之相比较的另一个仪器则是C-QUANT散射仪，C-QUANT可以量化眼内的散射情况。然而，它的检查记录涉及到的一系列的受检病人的反馈表明其检查较为繁琐难于配合，尤其是老年患者，并且检查需要数分钟才能完成。相反地，OQAS仅仅需要受检者能够注视视标不到一秒就可完成。

第45页/共60页OQAS与C-QUANT都不能明确的把光散射中分属于白内障和角膜的部分分开。相对于视锐度和晶体混浊程度常规检查手段，OQAS和C-QUANT在量化白内障诊断方面都更为先进。基于此，可以极大地改善白内障手术的时效性，尤其是视锐度和LOCS分值不能与患者的视觉感受相符时。可以预见，OQAS和C-QUANT它们中的其中之一或者两者都将被政府或者个人作为量化白内障情况的必要技术。

第46页/共60页OQAS的实际应用目前包括OQAS在内的白内障评估手段仅仅给白内障术的常规检查增加了一点点时间或者说复杂性。患者的评估过程首先是检查患者视锐度情况然后使用裂隙灯检查晶体的外观并运用LOCS进行分级。受检者将下巴放在OQAS仪器上测出散射指数，该仪器的大小和外观如同常见电脑验光仪差不多。在昏暗的背景光下（保证受检者的瞳孔自然情况下最少可以达到5mm），受检者注视视标，通过采集到几个点光源在视网膜上的成像情况，然后软件分析系统提供PSF和OSI数值（图2）。

第47页/共60页OSI值小于等于1时提示视力较好；1与2之间提示视力的早期降低但仍在“正常”范围内；大于2则代表显著的散光并有可能达到行白内障手术的标准；当值大于4则表明严重的视力下降并达到明确的手术适应症。

显然，这些分值的作用在针对那些视锐度和LOCS分值与患者实际视觉质量不符的患者时尤其显著表。这时，OSI的低分值便可以排除掉是白内障的潜在影响，而分值较高既能明确诊断又能给患者一个明确的解释。（亦即，“通过这个检查使我们明确了投射到视网膜上的光线被白内障散射了，所以视力才如此模糊。”）即使是在视力检查时便易于发现的中到重度白内障，OQAS检查同样可以提供可靠的诊断。

第48页/共60页PabloAtal博士是西班牙穆尔西斯大学视觉和奈米物理研究中心的主任，他是文章中描述的OQAS的发明者和Visiometrics的股东，既仪器的制造厂商。该手稿准备中的医学方面的作者。

第49页/共60页文献

1.Diaz-DoutonF,BenitoA,PujolJ,ArjonaM,GuellJL,ArtalP.ComparisionoftheretinalimagequalitywithaHartmann-Shackwavefrontsensorandadouble-passinstrument.InvestOphthalmolVisSci.2006;46(4):1710-6.

2.SantamariaJ,ArtalP,BescosJ.Determinationofthepoint-spreadfunctionofhumaneyesusingahybridoptical–digitalmethod.JOptSocAmA.1987;4(6):1109-14.

第50页/共60页OQAS结果：紧密的光点图像提示视觉质量较好，弥散的光点图像提示视觉质量较差第51页/共60页图2用两个例子来说明2D的DP视网膜图像是怎样转化为1D的线性图并用阴影面积来代表周边的光线强度。屈光系统的散射越厉害（图2中的B图像），所成的像周边区域的光线强度越高并且伴随OSI值的升高。第52页/共60页像差对客观散射指数的影响

视网膜所成的像同时被眼球的像差和眼内的散射所影响（23,24）。这两个因素影响了光线在视网膜上的分布，其中像差影响图像中央区域的光线分布，而眼内散射又增加了视网膜像周边的光线强度，形成了一个大的光晕，这两个因素对视觉质量的影响不能单纯的相加，因为最近发现，周边像差可以抵消部分散射（25）。

要解释眼内散射情况的指标，OSI必须评估出眼球像差在其中的作用，可能像差能够影响DP图像周围区域的光线强度进而改变OSI值，在DP和影响结果的像差之间有一个平衡点，我们通过将实验所得DP像与模拟图像作比较来解决这个问题，通过Hartmann-Shack波前像差仪获得同一只眼真实的像差数值进行计算。图3示意了通过HS（Hartmann-Shack，仅涉及像差）所得信息来计算获得综合的DP图像。DP图像是通过第一和第二通路所获得的点扩散函数（PSF）的褶积（数学中关于两个函数的一种无穷积分运算）【15】。从每只所分析眼所获得的HS图像，我们分别获得进入眼球通路的PSF1和反射出眼球通路的PSF2，再进行计算。最终综合的DP图像是这两个PSF的褶积，综合性DP图像与实验DP图像相比较，散射小时应该非常相像（视觉质量主要受像差决定），而散射大时则差别很大。图4包含这两方面，测量所得DP和排除掉了像差的，都显示在线性图中。结果如果满足选定的区域（12-20arc/min）将影响OSI散射值的计算。第53页/共60页第54页/共60页结果

通过DP图像获得试验中53只眼睛的OSI值。图6所示，例如，每组取4个眼睛的DP和裂隙灯图像：