非球面角膜模型在矫正设备中的实现

　　随着准分子激光屈光性角膜手术技术的不断发展,采用准分子激光手术治疗屈光不正的人数也越来越多。该项技术逐渐被医学界认可,市场需求是巨大的。但是目前国内该类产品大多依赖于进口,而且产品更新换代不过2~3年,这大大增加了医院的成本。为了减少对国外的依赖,非常有必要对准分子激光眼科装备进行研究。

　　1　国内外研究进展及人眼角膜的数学模型

　　1.1　国内外研究现状

　　国外一部分准分子激光装备中,如Bausch &Lomb[1, 2]、Bausch& LombVisx[3, 4]公司的产品,对于近视的矫正仍采用Munnerlyn公式。2002年, Gatinel等[5]引进角膜形状因数对Munnerlyn公式做了修改,修改后的模型只能矫正近视或远视,对散光的矫正仍无能为力。

　　国内东北大学信息学院的白质明、吴春俐等[6, 7]与沈阳某医院合作曾经从事过“新型准分子激光屈光矫正治疗机”的研制,使得手术结果有一定的改善。苏州六六视觉科技股份有限公司于2001年开始着手开发准分子激光治疗机, 2002年项目组与苏州六六视觉合作,连同复旦大学眼耳鼻喉科医院以及美国新英格兰视光学院,联合攻关,进行准分子激光屈光矫正系统、像差测量及矫正系统装备的研究,并进行临床试验。目前已经产业化的设备有波前像差仪、准分子屈光矫正以及准分子像差矫正设备,而且已经进入市场并有部分产品出口到国外。南京航空航天大学在屈光不正矫正模型、激光消融的角膜精密蚀除技术、193nm准分子激光切削角膜的方式、主观式人眼像差测量技术、波前像差引导的个体化切削模型等方面取得了一定的研究成果。

　　1.2　人眼角膜的数学模型

　　角膜前表面的建模是确定屈光不正度与角膜矫正量的基石,以下将详细说明以超环面[8]为基础建立角膜表面数学模型。

　　自然形成的散光多为规则散光,角膜上各子午线的曲率半径不等,其中一条曲率半径最小的子午线(最陡子午线)屈光力最强;与此子午线相互垂直的另一条子午线,曲率半径最大(最平子午线),屈光力最弱。最平坦和最陡子午线也被称为主子午线。不规则散光情况复杂,本文不对此进行研究。自然形成的散光多为规则散光,规则散光角膜各子午线的曲率半径大小不同。通常情况下,角膜上有一条曲率半径最大的子午线(最平的子午线),其屈光力最弱,而与之正交的子午线则往往是曲率半径最小(最陡的子午线)的,即它的屈光力最强[9]。为了方便研究,将上述几种情况下角膜表面上两条主子午线的曲率半径分别记为:Rix,Riy。Rix为最平子午线的曲率半径;Riy为最陡子午线的曲率半径。当为单纯近视或单纯远视时,只需令Rix=Riy。Rf为术后期望术区角膜曲面曲率半径。将近视或单纯远视情形角膜简图绘制如图1所示。