【眼睛屈光學知識】諾貝爾眼科診所出版著作 |第三節眼屈光學基礎知識 |第三節眼屈光學基礎知識 |
May 7, 2023
研究人眼屈光作用、屈光缺陷及其矯正方法學科稱眼屈光學。地研究眼屈光學，應先瞭解一下相關基礎知識。
無論是學習眼屈光學、研究眼屈光理淪、還是屈光手術設計，需瞭解有關物理光學、幾何光學及部分材料力學方面基本理論、思維方法、相關計算基本知識概念，以便能所涉及眼屈光臨牀現象加以解釋、計算及説。深入瞭解眼屈光學建立基礎。
人們光本質(nature of light)認識經歷了歷史階段。十七、八世紀，有兩種主要看法：一種是英國人Isaac Newton所提出微粒學説：認為光是光源發射出物質微粒。這一學説能夠解釋光線傳播及光反射現象；另一種荷蘭人Christian/Huygens所提出波動學説：認為光能量依波動方式光源四周傳播。這一理論可解釋光反射、折射以及光干涉、衍射現象。到了19世紀，英國物理學家Maxwell提出了光電磁波理論：認為光是一種波長電磁波。20世紀初，Einstein提出了光量子學説：認為光不是波而是粒子流，井這些微粒稱為光子或光量子(quantum of light)，是光且不可分割單位，每個光子具有能量。光量子説雖然可以解釋某些光現象，但不能解釋光干涉及衍射現象。直至1924年，Broglie提出了光波動粒子二象性，認為光同時具有波動粒子特性，即波動學説和量子學説各反映了光現象一面。因此，目前認為：光是一種具有電磁波本質物質，同時具有波、粒二象性。這一結論可以解釋眼科屈光原理及眼科領域內一切屈光現象。
人眼所能看到電磁輻射範圍是電磁波譜中一小部分，其波長範圍400∼770nm，稱可見光。波長770∼1000nm電磁波稱為外線光；390nm以下40nm電磁波稱為紫外線光。目前於行角膜屈光手術雷射工作介質氟化氬(ArF) 準分子雷射，其波長193nm，屬紫外線光。
可見光中，波長，人們會感覺到顏色光。如：波長647∼723nm紅色光，492∼575nm綠色光，455∼492nm光藍色光。
1. 光源(1ight source) 自然界中，有些物體能自行發光，而這些物體稱光源(或發光體)。如：太陽、燭光，稱原光源。每個發光體包括許多發射體，能同時獨立發光。有一些物體其本身是發光，但能光源照射來光向各方向反射出去而成為次光源，但這些物質本質是發光，因而稱為不發光體或黑體。當光源大小可以其徑線時可以認為是一個點光源。
2. 光傳播(transmission of light) 光源所發出的光是各方向發射，呈波浪式前進，所以稱光波(light wave)。將其中某一方向部分光稱光束或光筆(1ight pencil)，而光束是無數光線組成，光線是光能流動方向，是假想幾何線，其傳播方向各向同性媒質(介質)中，與光波波陣面或波前(wavefront)相垂直。即光線介質中是直線傳播。
光束(1ight beam)是無數光線集合而成，分為以下三種：
(1) 平行光束(parallel light) 光束內光線彼此相平行，它是由來自無限遠光源所形成。眼科臨牀上，5m以外光源所發出的光線即稱為平行光。實際上，它是具有0.2D散開力量散開光。所以，正視眼看5m處遠視力表要用0.2D調節。
(2) 發散光束(divergent light) 光束傳播過程中，光線間彼此散開。嚴格地説，一切發光體發出的光均發散光束。眼科學上，5m以內一點所發光稱為散開光。
(3)集合光束(convergent light) 光束傳播過程中，光線間彼此會聚，後某一點上彼此相交。此種光束多人工造成，如：光凹面鏡反射凸透鏡折射而聚光，可產生集合光束。
3. 光速(velocity of light) 光真空中傳播速度是每秒鐘3.0 x 1010cm速度進行，300,000km�s表示。光波動性決定著光是週期性波動，它具有波長(Wavelength)與頻率(Frequency)，如V表示光傳播速度(Velocity)，λ代表波長，F代表頻率，這三者有以下關係：
上式中速度V單位元是每秒行進的釐米數表示；頻率F單位是每秒鐘光波振動次數；波長λ單位是釐米(有時用單位：毫微米或納米 nanometer，簡寫nm)。1μm(微米)= 10-6m , 1nm= 10-9m
光媒質中(光傳播時處介質)，介質材料性質，其光速是。如水中光速22.5萬km�s，玻璃中約20萬km�s。因此真空中運行光速稱為“光速”，而介質中運行光速稱為“光速”。可以看出，光密媒質中光傳播速度慢，而媒質中光傳播速度快，説，光線穿過密度媒質時，所受到阻力是。如空氣光學密度1，水1.33，玻璃1.53。所以，光傳播速度其所在媒質折射率(光密度)成反比。如光兩種介質中傳播，則
Vl/V2=n2/n1，(其中，V速度，n折射率。)
(1) 角膜直徑 角膜前面觀略呈橢圓形，於角膜上緣部分返折緣所遮蓋，故角膜水平11.5∼12mm，垂直10.5∼11mm；
(3) 角膜前表面的曲率半徑及屈光力 前曲率半徑7.7mm，但水平於垂直；表面屈光力48.83D，水平於垂直，因此角膜本身存在生理性角膜散光，0.4D；
(4) 角膜後表面的曲率半徑及屈光力 後曲率半徑6.8mm，後屈光力為－5.88D；
(1) 房水屈光指數 1.3364(於玻璃體，0.0003)；
大小：一般照明度下為2∼4mm，3.35mm(男性於女性)；暗室內6.5∼7.2mm；
(1) 晶狀體前頂點位置：角膜頂點後方約3.6mm處，如果晶狀體前移0.1mm，眼總屈光力約增加0.06D；
(5) 晶體屈光指數：於晶體纖維細胞地分裂增殖，成纖維後即擠壓晶體中央部形成薄板，許多薄板緊密相貼，如洋葱狀排列(圖1-51)，因此，晶體各部位光學密度，屈光指數，即晶體外層向內層其屈光指數是增加，核的屈光指數。Gullstrand測量30歲以下人羣屈光指數：囊及皮質1.386，核1.406，屈光指數1.4085，晶體處於調節狀態時值為，1.4265；年長者於年幼者。
(二) 設計眼簡化眼
1. 設計眼(schematic eye) 理論上講，要想求出某一物體經眼屈光系統形成像，需算出物體每一個屈光介面及間質成像情況(第一個屈光元件所成像，作為第二個屈光元件物成像……類推)，但這一過程，此進行以下簡化：從以上各屈光參數中可以看出角膜光學區前後兩面是平行，光線通過角膜發生折射與通過兩面平行玻璃板情況，有位移而沒有屈折，因此，角膜基質本身光線起到屈折作用；
房水與玻璃體屈光指數接近，1.336，因此，可以它們視為一種屈光介質，這樣可以這一複雜眼屈光系統，看作位於空氣房水之間角膜系統和位於房水與玻璃體之間晶體系統這兩部分構成。角膜系統和晶狀體系統構成屈光系統有三對基點(兩個主焦點、兩個主點和兩個結點)及六個折射面(角膜前、後面，晶體皮質前、後面和晶體核前後面)；經測量及計算出此係統各屈光參數(表1-3)，它構成屈光系統眼睛實際屈光狀況相，因此，稱設計眼，稱模型眼(圖1-52)。
圖1-52 Gullstrand設計眼
表1-3 Gullstrand設計眼數據
屈光單元
光學常數
屈光指數
角膜
1.376
房水、玻璃體
1.336
晶體皮質
1.386
晶體核
1.406
全晶體
1.1085
折射面曲率半徑
角膜前面
7.7
角膜後面
6.8
晶體皮質前面
10
晶體皮質後面
-6
折射面位置
角膜後面
0.5
(距角膜前頂點)
晶體前面
3.6
晶體後面
7.2
屈光力
角膜前面
48.83
角膜後面
-5.88
角膜系統
43.05
晶體系統
19.11
眼球
58.64
基點位置
前主點
1.348
後主點
1.602
前結點
7.079
後結點
7.333
前主焦點(自主點)
-17.054
後主焦點(自主點)
22.785
2. 簡化眼(reduced eye) 進一步簡化計算過程，學者們設計眼參數看出兩主點兩結點位置十分接近，故兩點合二一，取其平均值，這樣簡化一個主點和一個結點了，因此，眼球各屈光系統一理想球面來代替，球面一側空氣，另一側屈光間質構成，因此它有四個點(兩個焦點、一個主點及一個結點)及一個折射面(圖1-53)，簡化眼設計眼進一步簡化而成。
簡化眼數值：簡化眼球面曲率半徑5.73mm，其頂點簡化眼主點，位於實際角 膜頂點後1.35mm處(即位於兩主點平均值位置上)，角膜前空氣屈光指數1，角膜後眼腔(屈光間質)屈光指數1.336；簡化眼結點實際角膜頂點後7.08mm，於實際晶狀體後面，此點簡化眼角膜球心；簡化眼後主焦點位於其主點後22.78mm處，實際角膜頂點後24.13mm；簡化眼前主焦點位於其主點前17.05mm，即位於實際角膜頂點前15.7mm(15.7mm +1.35mm=17.05mm)，D=1�f=1�0.017054(m)=58.64D，全眼球屈光度。此為靜態下屈光狀態，達到調節時可為70.6D，即增加了＋12D屈光力，它主要是通過改變晶體前表面彎曲度來實現，從而於視需要。
設計眼或簡化眼光學常數以及相關光學計算公式，可以計算出眼屈光系統中角膜屈光系統屈光力、晶體屈光系統屈光力。這有助於醫生地瞭解眼屈光系統屈光狀態、屈光形成機理、光學鏡片機理，以及進行屈光手術設計。
(1) 角膜前表面的屈光力 設角膜前表面的屈光力Da，角膜屈光指數n´，空氣屈光指數n，角膜前表面曲率半徑rl；Gullstrand研究，角膜前表面曲率半徑角膜前表面屈光力之間具有以下關係：
可以看出，角膜前表面的屈光力大小與角膜屈光指數角膜前介質屈光指數大小呈正比；而角膜前表面的曲率半徑成反比。於空氣角膜前表面之間屈光指數相差，因此具有屈光力量。如果我們潛入水中，角膜前表面之前水屈光指數1.33，則角膜前表面的屈光力5.97D，此時我們眼睛即呈高度遠視狀態。，如角膜前表面曲率半徑7.0mm，其屈光力53.71D。
瞳孔大小是虹膜控制。虹膜是我們眼睛有顏色部份。光線時如太陽下，虹膜將瞳孔縮小，防止一些強光進入眼睛。光線，如在電影院內，虹膜將瞳孔放大，增加光線進入眼睛讓視力。瞳孔後光線到了水晶體；它有調節視力功能。
點擊查看目錄呼正林《眼科.視光-屈光矯正學》 是作者徐廣第先生建議，編寫一部關於驗光後怎樣進行屈光學處置，以使測者獲得最佳矯正效果專著。
呼正林、袁淑波、馬林編著《眼科視光-屈光矯正學(精)》是我國 本眼屈光和眼-視光學對象，介紹使用框架眼鏡屈光以及眼病所涉及屈光問題進行矯正矯治方法實用性書籍。
本節課主要講解眼屈光學基礎知識，以下眼屈光學大綱內容，內容請以授課師教為準，視普泰驗光師培訓學校致力於傳道受業解惑，服務每一位學員盡心盡力，有任何驗光配鏡方面問題請我們聯繫，我們您解答交流。
●視標: “C”形、“E”形、三橫E,圖形,數字。
△檢查距離：綜合驗光儀3～6米，其他5米
右眼後左眼，不要眯眼
自上而下，注視時間3秒以內
記錄方法：1.0錯認2個，記錄1.0ˉ²
遠點：眼睛放鬆調節時，所能看清一點。
集合：雙眼注視遠處目標時，兩眼視軸平行而且調節處於鬆弛狀態。注視近處目標時則需要調節，為保持雙眼單視，雙眼需要內轉，稱為集合。
調節和集合兩者保持密切協同關係，有調節有集合，調節力，集合。正視眼調節集合協調，於非正視眼，其調節集合協調。遠視患者調節作用超過集合作用，反之,視患者集合作用超過調節作用。
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屈光患者調節和集合協調有限度，如超過限度引起視，可以發生內斜視或外斜視。
軸性近視：於眼球前後徑過長所致，而眼屈光力。眼球變長主要赤道部後部分。
曲率性視：於角膜或晶體彎曲度過強所致，而眼球前後徑。
屈光指數性近視：於晶體屈光指數增加所致,而眼球前後徑。
即使滴有麻痹劑，視無改善或降低度數＜0.25D稱為真性視。
中間性視：睫狀肌麻痹劑後視度降低》0.5D，既有調節因素有器質性因素。
遺傳因素：認為高度視屬染色體隱性遺傳，中低度視屬多基因遺傳，包括種族因素和家庭因素。
產：壓氧中生活，有角鞏膜水腫玻璃體容積增加，眼軸變長。
視力：視力減退，視力。
眼位偏斜：視眼看近時不用或少用調節，所以集合功能相應減弱，引起外隱斜或外斜視。斜視眼多視度數眼。
眼球改變：眼球前後徑過長，高度視者。
眼底改變：中度視無眼底改變，高度視可發生程度眼睛退行性改變。如飛蚊症、眼底豹紋狀。
視：近視少用調節，但需集合維持雙眼單視，集合調節協調，引起肌性視。
配鏡原則：選用使病人獲得視力度數鏡片。過矯，引起調節過強而產生視力；合併外斜視者則應全部矯正治療外斜視。
框架鏡比，視野大，影像變化，且影響外觀。是於高度視或屈光參差者及某些職業者，但需嚴格佩戴規則和注意眼衞生，防止併發症發生。
定期檢查視力，如有及時矯治。
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注意營養，加強鍛鍊，增強體質。
軸性遠視：眼軸發育過程中停滯，故眼軸過（前後經）達不到長度。
曲率性遠視：於任何屈光面彎曲度過所致，而眼球前後經長度。
屈光指數性遠視：角膜、晶狀體屈光指數偏低， 而眼軸前後徑。
遠視青少年時期，於調節力強，視力稱潛伏性遠視（0.50D～0.75D）。
中、高度遠視，有遠視力視力差，有視力，稱顯性遠視
隨年齡增加，眼調節力減弱，視力下降，以近視力減退，有“花”現象。
年患者於時間過度調節產生痙攣，眼屈光力加強，使遠視呈現正視或近視狀態，後者稱為假性視。
症狀。表現視物，眼球眼眶和眉弓部脹痛，噁心嘔吐近距離工作，稍作休息可減輕或消失。
過多調節伴過多集合，因而產生調節性內斜視
眼底變化：無變化，中度以上者，出現視盤變化,充血，腫脹，稱假性視神經炎。
遠視如無症狀則需矯，如有視力和內斜視，雖度數應戴鏡
中度遠視或中年以上患者應戴鏡矯增進視力，消除視及防止內斜視產生。
配鏡原則：高度數，視力。
規則散光：角膜各經線曲率半徑，其中一條主經線曲率半徑，屈光力；而相垂直經線曲率半徑，屈光力，光線通過時形成焦點而是形成前後兩條垂直焦線，前焦線屈光力方向，後焦線屈光力方向。
規則散光：眼球各經線屈光力或同一經線各部位屈光力不相同，且沒有規律可循。見於圓錐角膜，外傷引起角膜翳，角膜病變或晶體病變引起角膜或晶體屈光面不光滑所致。
散光無感覺，有視近感覺眼睛。
稍重者無論看、看近模糊不清，眯眼。
視力減退，常有重影。
視多見於高度散光，是遠視散光。發生弱視，繼之有發生斜視傾向。
輕度規則散光如無眼疲勞或視物，可矯正，反之，如有上述，雖度數應矯。
高度散光者應以柱鏡，如不能適應全部矯正，可先予較低度數，後增加。可以等效球鏡度法，即減少柱鏡度，並以減去柱鏡度數半數做球鏡度加原球鏡度值上，使鏡片保持原鏡片等效球鏡度，保持原鏡片中柱鏡軸位，減少了高度散光所產生像扭曲現象。
規則散光不能柱鏡，可試用接觸鏡治療：