01-WaveScan基础.ppt

1、波前像差技术基础,波前像差技术起源,波前像差技术从天体物理学发展而来，它首先用于矫正高倍天文望远镜在观察太空中遥远天体时产生的空间扭曲。 现在这项技术被用于激光视力矫正手术。,眼科波前像差分析的发展,视网膜镜检查,自动验光,验光,波前检查,视力测量系统的发展,未矫正,眼镜矫正,矫正所有像差,人类不懈追求超常视力,视力矫正简史,波前像差 矫正,散光矫正,球镜矫正,起初,过去,现在,屈光不正的波前象差解释,90% 球差/柱差10% 其他 球面像差 慧差 色差 其他高阶像差,球/柱,波前相差引导切削,矫视趋势,传统切削,波前像差分析允许我们更精确的刻画个性化的屈光系统特征,因此, 我们怎样测量波前像

2、差呢?,Hartmann-Shack 像差计,入射光波,透镜系统,激光束,Hartmann-Shack 像差计,波前测量原理,微型透镜列阵对空间的波前扭曲进行取样 (Hartmann-Shack),波阵面,波阵面,我们怎样描述一个波阵面?,Fritz Zernike,1953 诺贝尔物理学奖得主 荷兰物理学家 建立光学像差的数学模型,1888-1966,Zernike多项式,建立数学模型以描述波前像差数据Zernike多项式简单地描述了 “最佳拟合” 表面,最普遍的Zernike项,2nd 球差, 柱差,3rd 慧差, 三叶草差,4th 球面像差,2nd 阶像差 : 散光,3rd像差: 三叶草

3、差,3rd 像差: 慧差,4th阶像差: 球面像差,Zernike Tree 0 to 5th order,多项式表面叠加在一起形成眼睛表面的复杂误差,“低阶”,“高阶”,Zernike 局限性,由于多项式的最佳拟合计算限制了Zernike的数据结果,300+ 数据点,没有使用 所有的 数据点,WaveScan像差仪结果 (基于 Hartman Shack),Zernike 多项式拟合后的 WaveScan像差仪结果,Zernikes: 局限性,合成的算法 把视觉系统拆分成单独的项 很难获得临床相关性 只使用部分Hartmann-Shack数据对复杂的眼睛进行最佳拟合 不能充分地描述复杂眼睛的

4、波前像差 受制于瞳孔大小,超越 Zernike,为什么我们需要超越Zernikes? Zernikes可以很好的描述没有任何实质性病变的正常眼 然而，我们需要一种更强大的运算法则来描述更复杂的视觉系统 人类波前像差超出了六阶Zernike 多项式的解决范围,Fourier 分析,需要新的方法 所有的数据点都同等重要 可以分析非圆形的瞳孔 不依赖于瞳孔大小,莫纳克亚山的Keck天文台 用Fourier分析来矫正大气层产生的像差,海盘车 4 号Vesta （女灶神）,Magnified Star,银河 Pueo star field,Fourier 分析,完美重建波前像差,Zernike 多项式,

5、Fourier 分析,Fourier 分析与Zernike算法相比，改进了多少呢？,Fourier 分析相当于 20th阶Zernike多项式,我们测量人类的Hartmann Shack (HS)图像时，我们努力使HS图像的每一点都符合 取决于瞳孔大小，WaveScan最多有255个HS测量点 Fourier 分析会计算到所有的这些点 如果想达到Fourier 重建的精确度，你需要使用高达20th阶的Zernike多项式,实际的物理形状,测量形状: Fourier 分析,精确性： Zernikes vs. Fourier分析,测量形状: Zernikes,演算法测试,4th order Zer

6、nike (WavaLight) (B & L) (Alcon),6th Zernike (VISX旧版),Fourier分析 (VISX新版),10 mm,Zernike VS Fourier,Zernike Shape,Fourier Shape,针对椭圆瞳孔的特别计算,Zernike 多项式仅能撷取正圆部分之像差资料，因此会造成椭圆瞳孔周围的像差资料被忽略。 Fourier演算法可补偿此问题。,我们怎样量化波前像差数据?,点扩展函数 (PSF),什么是点扩展函数?,提取触及实质的像差 显示重要像差对人眼影响的结果 隐藏无关紧要的像差结果 传达像差之间的相互作用 重建病人 “所见” 近似的

7、视觉灵敏度 视觉症状,什么是点扩展函数?,点扩展函数 (PSF) 用来描述一个非常远的目标点光源在视网膜上成像的形状,LASIK术后 20/20的裸眼视力伴随的重像,点扩展函数的描述性能更好,个性化LASIK 手术后PSF的改变,术后，光线进入眼睛后更紧密的聚焦在视网膜上,VRR技术,VSS 治疗是很杰出的激光击发方式，但速度稍慢。 我们要加快击发速度但要如何不因此造成角膜表面过热?答案就是 : Variable Rep-Rate可变重复速率,-4球镜 4柱镜 5mm by 9mm,10 HZ,V.R.R.,VRR技术,VRR可变重复速率技术,进一步加快击发速度 优化手术过程 降低角膜表面温度

8、,激光矫视发展趋势,第四维定位：虹膜定位,激光矫视最后的领域：老花眼矫正,微环境管理：精炼激光精确性,臭氧补偿,余弦补偿,飞秒激光刀,VISX FDA临床结果2003年3月FDA 数据 UCVA 12 个月98% 病人达到 20 / 20 或更好70%病人达到 20 / 15或更好23%病人达到 20 / 12.5或更好,B&L Zyoptix vs. VISX CustomVue FDA 结果- 裸眼视力,B&L VISX 20/12 没有报告 27%20/16 70.3% 74%20/20 91.5% 94% (98% 1 yr),Zeiss MEL 80 临床数据 WASCA LASIK

9、 12 个月，n = 68,Frank Goes, M.D., 比利时 -1.0 到 -9.0D 合并散光最高 -3.0D UCVA 20/20 = 83% VISX = 94% UCVA 20/15 = 50% VISX = 74%,资料来源: Abstract #728 “LASIK for Myopia and Myopic Astigmatism Using the MEL80 Laser: 1-Month and 1-Year Follow-up, ASCRS, San Diego, April 2004,Allegretto波前像差引导数据 Drs. Mrochen, Kaemme

10、rer & Seiler, 苏黎世,波前像差引导 LASIK - 35 眼, 术后3个月 结果: 68.0% +0.50 diopters (VISX 90%) 93.5% +1.00 diopters (VISX 99%) 16.0% 20/10 或更好 (VISX 23%) 93.5% 20/20 或更好 (VISX 98%)资料来源: Journal of Cataract & Refractive Surgery, Feb 2001 from the Department of Ophth., University of Zurich, Mrochen M, Kaemmerer M,

11、Seiler T,Nidek 远视LASIK数据 FDA临床研究,Nidek VISX VISX3 mo. 6 mo. 9 mo. n=46 n=113 n=63 20/20 或更好 N/A 70% 78% 20/25 或更好 N/A 88% 91% 20/40 或更好 97.8% 97% 100%,资料来源: Nideks Refractive Express Newsletter, 2004, Volume 2, Number 2 May 2004 VISX data from the U.S. Hyperopia Wavefront Trial presented at ASCRS, San Diego, April 2004,