角膜曲率計(jì)淺析(上)

文/王英麗

角膜曲率計(jì)淺析(上)

文/王英麗

1 角膜及其形態(tài)測(cè)量簡(jiǎn)介

1.1 角膜的結(jié)構(gòu)及特征

角膜具有中央接近球形而向周邊逐漸平坦的光學(xué)結(jié)構(gòu)特征。根據(jù)Gullstrand模型眼，角膜前表面中心曲率半徑為7.8mm，后表面中央曲率半徑為6.8mm，折射率為1.367，等效角膜屈光里為43.05D，折合眼睛總屈光力為2/3。

角膜的表面具有非球面性，非球面是指中心到周邊的曲率存在差異性變化，角膜的子午線截痕形態(tài)呈橢圓形，一般為長(zhǎng)橢圓形（prolate），即角膜頂點(diǎn)曲率最大或曲率半徑最短，從角膜頂點(diǎn)向周邊的曲率半徑逐漸增大，其變化呈連續(xù)性。角膜的非球面特性對(duì)于人眼完善外界物體成像的像質(zhì)起著非常重要的作用。

1.2 角膜形態(tài)測(cè)量

由于角膜具有非球面性形態(tài)，作為一個(gè)光學(xué)面的角膜常被分為幾個(gè)區(qū)域進(jìn)行分析，圖1所示為Sampson（1965年）的分區(qū)方式，其將角膜分為：①中心區(qū)域或角膜頂部（角膜帽）；②旁周邊區(qū)域；③周邊區(qū)域。

圖1 角膜分區(qū)

1.2.1 角膜中央?yún)^(qū)域概念

①靠近角膜中心的角膜曲率變化較小，該中心區(qū)域可以假定為球性表面并且在每條徑線上的曲率相同；②改中心區(qū)域的各徑線上曲率的變異很有限，并且不顯著；③角膜曲率計(jì)不是準(zhǔn)確測(cè)量幾何中心的曲率，而是測(cè)量中心兩邊1.2～1.8mm距離的角膜曲率作為近似值。

1.2.2 角膜形態(tài)的測(cè)量意義

①評(píng)估屈光不正；②評(píng)估角膜的病理變化；③預(yù)測(cè)或評(píng)價(jià)角膜接觸鏡的驗(yàn)配；④評(píng)估角膜接觸鏡的佩戴效果；⑤評(píng)估屈光手術(shù)的效果；⑥為特殊角膜接觸鏡設(shè)計(jì)提供參數(shù)。

1.2.3 角膜形態(tài)測(cè)量的方法

兩大測(cè)量方法即光學(xué)法和接觸法。光學(xué)法有：①光學(xué)反射法；②光學(xué)輪廓法；③干擾量度法/相干波紋法。接觸法有：①澆鑄/模壓；②超聲波；③試戴角膜接觸鏡法。由于接觸鏡法在測(cè)量過(guò)程中會(huì)改變角膜形態(tài)，很耗時(shí)間，同時(shí)數(shù)據(jù)處理困難，所以目前常規(guī)使用的角膜地形測(cè)量設(shè)施基本采用了光學(xué)反射法設(shè)計(jì)的設(shè)備。目前用于臨床的主要有：

①角膜盤和照相角膜鏡；

②角膜曲率計(jì)；

③角膜地形分析系統(tǒng)；

④其他。

2 角膜曲率計(jì)的結(jié)構(gòu)及原理

2.1 角膜曲率計(jì)的結(jié)構(gòu)

角膜曲率計(jì)，顧名思義，它是用于角膜曲率測(cè)量的一種專用儀器。在醫(yī)療器械經(jīng)營(yíng)許可證的辦理中，大多數(shù)眼鏡店都配備了角膜曲率計(jì)。但是對(duì)于它的使用及具體作用還有很多人不太了解，本節(jié)著重討論角膜曲率計(jì)的結(jié)構(gòu)、原理以及使用、保養(yǎng)等問(wèn)題。

角膜曲率計(jì)的基本結(jié)構(gòu)由帶有三棱鏡組的復(fù)合顯微鏡、頭靠、滑臺(tái)、工作臺(tái)（或底座）四大部件組成，這里以某型號(hào)角膜曲率計(jì)為例，它的外形如圖2所示。其中帶有三棱鏡組的復(fù)合顯微鏡系統(tǒng)為角膜曲率計(jì)核心的光學(xué)系統(tǒng)，除了光路結(jié)構(gòu)，其包含部分機(jī)械構(gòu)件，如測(cè)量光標(biāo)調(diào)節(jié)旋鈕等，而頭靠、滑臺(tái)、工作臺(tái)三個(gè)部分機(jī)械結(jié)構(gòu)又主要由額遮眼板、水平標(biāo)記、顎脫支架、顎脫支架高度調(diào)節(jié)鈕、滑臺(tái)鎖緊鈕、滑軌護(hù)罩、支撐臂、操作手柄、高度調(diào)節(jié)手輪、主電源開關(guān)、保險(xiǎn)管幾個(gè)部分構(gòu)成。

圖2 角膜曲率計(jì)基本結(jié)構(gòu)圖

表1列出了角膜曲率計(jì)的基本結(jié)構(gòu)并對(duì)其作用作簡(jiǎn)單介紹。

表1 角膜曲率計(jì)主要部件基本作用介紹表

如上所述，眼視光器械一般由接收（或觀察）系統(tǒng)和照明系統(tǒng)兩大部分組成。角膜曲率儀的基本結(jié)構(gòu)包括照亮的光標(biāo)，它是基本照明系統(tǒng)，和帶有三棱鏡組的復(fù)合顯微鏡，它是基本的接收系統(tǒng)。光學(xué)上將橫截面為三角形的透明體叫做三棱鏡，它是由透明材料做成的截面呈三角形的光學(xué)儀器，屬于色散棱鏡的一種，能夠使復(fù)色光在通過(guò)棱鏡時(shí)發(fā)生色散。

2.2 角膜曲率計(jì)基本工作原理

角膜曲率計(jì)的原理是利用角膜前表面的反射特性定量測(cè)量其曲率半徑。在角膜前某一特定位置放置一特定大小的物體（角膜前表面中央3mm區(qū)域），該物體經(jīng)角膜前表面反射后成像，測(cè)量出此像的大小，便可算出角膜的曲率半徑。其光學(xué)原理如圖3所示。

圖3 角膜曲率儀工作原理圖

可以看出，像的放大率為h’/h，h’為像的大?。籬為物的大小，圖中A為角膜頂點(diǎn)，C 為角膜的曲率中心。AC為角膜曲率半徑r，其中△BGF’與△AHF’相似，利用相似三角形原理可得：

h’/h=f’/F’B=f’/b=r/2b

則：r=2bh’/h

r=2bm

m為像的放大倍率。

如果固定物像之間的距離，即圖中b不變且數(shù)值已知，則在已知h的情況下，只有測(cè)量得到h’，就可計(jì)算得到角膜曲率半徑r。

（未完待續(xù)）

作者單位：天津職業(yè)大學(xué)眼視光工程學(xué)院