角膜屈光矫正中全高阶像差的间接补偿方法与流程

1.本发明属于视觉成像与角膜矫正领域，具体涉及一种角膜屈光矫正中全高阶像差的间接补偿(zz all
‑
auto
‑
compensation refraction，zzar)方法。


背景技术：

2.人眼成像时，由于人眼是不完美的会形成像差。人眼形成的像差包括低阶像差和高阶像差，其中，低阶像差一般指近视、远视、规则散光等眼睛屈光不正引起的像差，高阶像差一般指由眼睛自身缺陷引起的像差，包括三阶的慧差、三叶草样散光、四阶的球差及其他高阶像差等多项内容。要获得更好的视觉效果，可以进行角膜屈光矫正。
3.由于每个人的角膜情况不同，通常采用个性化引导方式进行角膜屈光矫正，例如波前像差引导、角膜地形图引导、光线寻迹等。目前，一般通过优化的切削模式矫正视觉系统的高阶像差和/或减少术后高阶像差的增加，来提高患者视网膜分辨率和对比敏感度，从而提高视觉质量。然而，在个性化引导方式下对角膜屈光矫正高阶像差时，也改变了角膜形态，也会引起全眼低阶像差发生改变，且低阶像差对视网膜分辨率和对比敏感度的影响要远大于高阶像差的影响。因此，在进行个性化引导的角膜屈光矫正全高阶像差时，如果不能很好的补偿低阶像差，会影响矫正效果。
4.现有技术中，个性化引导方式的角膜屈光矫正高阶像差时，一般使用zernike多项式表示，图1为现有技术中表示高阶像差的6阶27项zernike多项式的3d示意图。目前现有的高阶像差补偿方法包括美国研发的phorcides法和中国研发的zz vector
‑
compensation refraction(zz vr)法。但是，上述对高阶像差的补偿方案存在以下问题：
5.第一，在临床结果上，zz vr法的柱镜矫正精度虽然显著优于phorcides法，然而理论上，zz vr法仅补偿了低阶像差影响中权重最高的4项，phorcides法依据图形分析软件仅针权重高的区域做补偿，即通过直接计算补偿的方法，很难穷尽所有影响因素并加一补偿；
6.第二，不同zernike多项式与低阶像差的定性关系，国际上认知较少，可以应用于临床的定量关系补偿更是个别；
7.第三，现有屈光矫正全高阶像差补偿方法的临床操作有待优化，相比phorcides法，zz vr法虽然已经显著提升了计算效率，可以较为快速的获取目标结果，但数据录入项仍需进一步优化。


技术实现要素：

8.为了解决现有技术中角膜屈光矫正中全高阶像差的补偿问题，本发明实施例提供了一种角膜屈光矫正中全高阶像差的间接补偿方法zz ar法，对影响视力和视觉质量的全部高阶像差进行补偿，提高角膜屈光矫正后的视觉质量，并优化操作流程。
9.为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：
10.本发明实施例提供了一种角膜屈光矫正中全高阶像差的间接补偿方法，包括如下步骤：
11.步骤s0，获得主觉验光球镜manis、柱镜manic和轴位maniax；
12.步骤s1，获取待矫正角膜的平轴曲率kf、陡轴曲率ks和平轴曲率轴位kfax；
13.步骤s2，获取待矫正角膜后表面散光corn
‑
pc和后表面散光轴位corn
‑
pax；
14.步骤s3，记录角膜地形图中的角膜前表面规则散光tmrc和规则散光轴位tmrax
15.步骤s4，在0～100％范围内选择自然晶体的残留散光比例res
‑
lensc；
16.步骤s5，通过kf、ks、kfax，计算角膜前表面真实散光corn
‑
ac和真实散光轴位corn
‑
aax；
17.步骤s6，依据角膜前表面真实散光及轴位、角膜后表面散光及轴位计算角膜总散光cornc和总散光轴位cornax；
18.步骤s7，依据主觉验光柱镜manic、轴位maniax和角膜总散光cornc，计算晶状体散光lensc和轴位lensax；
19.步骤s8，依据角膜前表面规则散光tmrc及轴位tmrax、角膜后表面散光corn
‑
pc及轴位corn
‑
pax、晶状体散光lensc及轴位lensax，计算角膜除不规则散光外的所有散光c1和轴位ax1；
20.步骤s9，根据晶状体散光及轴位，和所选择的自然晶体的残留散光比例res
‑
lensc，计算目标屈光度；
21.步骤s10，依据除不规则散光外的所有散光c1及轴位ax1、目标屈光度和主觉验光球镜manis，计算屈光矫正目标散光arc、轴位arax和球镜ars。
22.作为本发明的一个优选实施例，所述步骤s1中平轴曲率kf、陡轴曲率ks和平轴曲率轴位kfax依据角膜地形图导入至准分子设备中的数据获得。
23.作为本发明的一个优选实施例，待矫正角膜后表面散光corn
‑
pc和后表面散光轴位corn
‑
pax，通过角膜地形图数据获得。
24.作为本发明的一个优选实施例，所选择的自然晶体的残留散光比例res
‑
lensc＝30～50％。
25.作为本发明的一个优选实施例，待矫正角膜后表面散光corn
‑
pc和后表面散光轴位corn
‑
pax，通过角膜前表面散光和常规人群前后角膜散光固定比例推算获得；当进行推算时，根据kf、ks、kfax，通过公式(1)计算corn
‑
pax：
26.corn
‑
pax＝kfax(1)；
27.通过公式(2)计算corn
‑
pc：
[0028][0029]
作为本发明的一个优选实施例，通过公式(3)计算前表面真实散光：
[0030]
corn
‑
aax＝kfax(3)；
[0031]
通过公式(4)计算真实散光轴位：
[0032][0033]
通过公式(5)计算角膜总散光轴位cornax：
[0034][0035]
通过公式(5)求解出cornax后，再通过cornax
±
180，将超出范围的lensax值转
换至0～180，得到最终的cornax；
[0036]
并通过公式(6)计算角膜总散光cornc：
[0037][0038]
通过公式(7)计算晶状体散光轴位lensax：
[0039][0040]
通过公式(7)求解出lensax后，再通过lensax
±
180，将超出范围的lensax值转换至0～180，得到最终的lensax；
[0041]
并通过公式(8)计算晶状体散光lensc：
[0042][0043]
通过公式(9)计算所有散光轴位ax1：
[0044][0045]
通过公式(9)求解出ax1后，再通过ax1
±
180，将超出范围的ax1值转换至0～180，得到最终的ax1；
[0046]
并通过公式(10)计算所有散光c1：
[0047][0048]
作为本发明的一个优选实施例，所述目标屈光度，包括残留晶体散光的百分比及轴位。
[0049]
作为本发明的一个优选实施例，通过公式(11)计算残留晶体散光轴位：
[0050]
targetax＝lensax(11)：
[0051]
并通过公式(12)计算残留晶体散光百分比：
[0052][0053]
作为本发明的一个优选实施例，通过公式(13)计算屈光矫正目标散光轴位arax：
[0054][0055]
通过公式(13)求解出lensax后，再通过lensax
±
180，将超出范围的lensax值转换至0～180，获得最终的lensax值；
[0056]
并通过公式(14)计算屈光矫正目标散光，通过公式(15)计算屈光矫正目标球镜ars：
[0057][0058]
ars＝manis
‑
(arc
‑
manic)/2(15)。
[0059]
本发明实施例所提供的zzar法具有如下有益效果：
[0060]
①
次实现理论上全高阶像差项补偿；
[0061]
②
显著提升手术精度，且具有统计学意义；
[0062]
③
手术设计简单，通过发明的网页内置计算器，可以短时间内快速完成手术设计，极大地提升了手术效率；
[0063]
④
首次对尚未知的晶体散光形态术后变化量做了个性化定量预留。
[0064]
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0065]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0066]
图1为现有技术中表示高阶像差的6阶27项zernike多项式的3d示意图；
[0067]
图2为本发明实施例提供的角膜屈光矫正中全高阶像差的间接补偿方法流程图。
具体实施方式
[0068]
通过参考示范性实施例，本发明技术问题、技术方案和优点将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
[0069]
本发明实施例针对现有技术中屈光矫正中全高阶像差的补偿问题，依据对zernike多项式及zz vr的认知，以及角膜地形图转换为数字化模型后的规则认知，并结合物理光学和高等数学学科理论，提出了一种角膜屈光矫正中全高阶像差的间接补偿方法，旨在进行屈光矫正时，能够间接、自动地对全高阶像差进行补偿，以进一步提高角膜屈光矫正后的裸眼视力和视觉质量，并同时优化操作流程，方便屈光矫正过程中可以依据相关标准化操作流程更为简单的提升角膜屈光矫正的效果。
[0070]
如图2所示，本发明实施例所述角膜屈光矫正中全高阶像差的间接补偿方法zz ar法，包括如下步骤：
[0071]
步骤s0，获得主觉验光球镜mani s、柱镜mani c和轴位mani ax。
[0072]
本步骤中，所述球镜mani s、柱镜mani c和轴位mani ax数据的获得，通过对需要进行角膜屈光矫正的视觉质量进行主觉验光获得。例如，在一个具体的实施例中，以待矫正角膜x为例，验光所得结果为：主觉验光球镜mani s＝
‑
4.35、柱镜mani c＝
‑
1.50、轴位mani ax＝65。
[0073]
步骤s1，获取待矫正角膜的角膜地形图，并得到相应的平轴曲率kf、陡轴曲率ks和平轴曲率轴位kfax。
[0074]
本步骤中，所述平轴曲率kf、陡轴曲率ks和平轴曲率轴位kf ax依据角膜地形图导入至准分子设备中的数据获得。例如，以待矫正角膜x为例，将待矫正角膜的角膜地形图导入至准分子设备中，获得结果如下：kf＝42.88，ks＝43.60，kf ax＝40。
[0075]
步骤s2，获取待矫正角膜后表面散光corn
‑
p c和后表面散光轴位corn
‑
p ax。
[0076]
本步骤中，待矫正角膜后表面散光corn
‑
p c和后表面散光轴位corn
‑
p ax，可以通过角膜地形图数据获得，也可以通过角膜前表面真实散光和常规人群前后角膜真实散光固定比例推算获得。
[0077]
当通过推算获得时，在一种计算方式中，可通过kf、ks、kfax进行计算。具体地，通过公式(1)计算corn
‑
p ax：
[0078]
com
‑
pax＝kfax(1)：
[0079]
通过公式(2)计算corn
‑
pc：
[0080][0081]
以待矫正角膜x为例，通过角膜地形图数据，获得如下结果：cornpc＝0.16，cornpax＝24。
[0082]
步骤s3，记录角膜地形图中的角膜前表面规则散光tmrc和规则散光轴位tmrax。
[0083]
本步骤中，以待矫正角膜x为例，从待矫正角膜x的角膜地形图中读取如下结果：tmrc＝
‑
1.16，tmrax＝18。
[0084]
步骤s4，在0～100％范围内选择自然晶体的残留散光比例res
‑
lensc(％)。
[0085]
优选地，本步骤中所选择的自然晶体的残留散光比例res
‑
lensc＝30～50％。这一散光比例的选择根据不同角膜的散光参数进行选择。
[0086]
以待矫正角膜x为例，选择res
‑
lensc＝20％。
[0087]
步骤s5，通过kf、ks、kfax，计算角膜前表面真实散光corn
‑
ac和真实散光轴位corn
‑
aax。
[0088]
本步骤中，通过公式(3)计算前表面真实散光：
[0089]
corn
‑
aax＝kfax(3)：
[0090]
通过公式(4)计算真实散光轴位：
[0091][0092]
以待矫正角膜x为例，计算结果如下：
[0093]
com
‑
aax＝kfax＝40
[0094][0095]
步骤s6，依据角膜前表面真实散光及轴位、角膜后表面散光及轴位计算角膜总散光cornc和总散光轴位cornax。
[0096]
具体地，本步骤通过公式(5)计算角膜总散光轴位cornax：
[0097][0098]
通过公式(5)求解出cornax后，再通过cornax
±
180，将超出范围的lensax值转换至0～180，得到最终的cornax。
[0099]
并通过公式(6)计算角膜总散光cornc：
[0100][0101]
以待矫正角膜x为例，计算结果如下：
[0102][0103]
cornax＝43.59；
[0104][0105]
步骤s7，依据主觉验光柱镜manic、轴位maniax和角膜总散光cornc，计算晶状
体散光lens c和轴位lens ax。
[0106]
具体地，本步骤通过公式(7)计算晶状体散光轴位lens ax：
[0107][0108]
通过公式(7)求解出lens ax后，再通过lens ax
±
180，将超出范围的lens ax值转换至0～180，得到最终的lens ax。
[0109]
并通过公式(8)计算晶状体散光lens c：
[0110][0111]
以待矫正角膜x为例，计算结果如下：
[0112][0113]
lens ax＝
‑
12.64
[0114]
求出lens ax后，通过lens ax
±
180，将超出范围的值转换至0～180，lens ax＝167.36；
[0115][0116]
步骤s8，依据角膜前表面规则散光tmr c及轴位tmr ax、角膜后表面散光corn
‑
p c及轴位corn
‑
p ax、晶状体散光lens c及轴位lens ax，计算角膜除不规则散光外的所有散光c1和轴位ax1。
[0117]
具体地，本步骤通过公式(9)计算所有散光轴位ax1：
[0118][0119]
通过公式(9)求解出ax1后，再通过ax1
±
180，将超出范围的ax1值转换至0～180，得到最终的ax1。
[0120]
并通过公式(10)计算所有散光c1：
[0121][0122]
以待矫正角膜x为例，计算结果如下：
[0123][0124]
求出ax1后，通过ax1
±
180，将超出范围的ax1值转换至0～180，ax1＝139.57；
[0125][0126]
步骤s9，根据晶状体散光及轴位，和所选择的自然晶体的残留散光比例res
‑
lens c，计算目标屈光度。
[0127]
所述目标屈光度，包括残留晶体散光的百分比及轴位。晶状体在进行屈光矫正后，由于提高了视觉质量，存在一定程度的调节放松。本步骤中通过残留晶体散光百分比的计算，将晶状体的这一放松因素也进行补偿，获得更好的矫正效果。
[0128]
具体地，本步骤通过公式(11)计算残留晶体散光轴位：
[0129]
targetax＝lensax(11)；
[0130]
并通过公式(12)计算残留晶体散光百分比：
[0131][0132]
以待矫正角膜x为例，计算结果如下：
[0133]
targetax＝lensax转＝167.36；
[0134][0135]
步骤s10，依据除不规则散光外的所有散光c1及轴位ax1、目标屈光度和主觉验光球镜manis，计算屈光矫正目标散光arc、轴位arax和球镜ars。
[0136]
具体地，本步骤通过公式(13)计算屈光矫正目标散光轴位arax：
[0137][0138]
通过公式(13)求解出lensax后，再通过lensax
±
180，将超出范围的lensax值转换至0～180，获得最终的lensax值。
[0139]
并通过公式(14)计算屈光矫正目标散光，通过公式(15)计算屈光矫正目标球镜ars：
[0140][0141]
ars＝manis
‑
(arc
‑
manic)/2(15)。
[0142]
以待矫正角膜x为例，计算结果如下：
[0143][0144]
arax＝43.99；
[0145][0146]
ars＝mainis
‑
(arc
‑
maninic)/2＝
‑
4.63。
[0147]
根据本发明实施例所述的角膜屈光矫正中全高阶像差的间接补偿方法，最后计算得出的ars＝
‑
4.63，arc＝
‑
0.94，arax＝43.99对待矫正角膜x进行矫正后，实际残留屈光度为0。
[0148]
对于同样的待矫正角膜x，采用现有技术方法fda法，计算得出fdas＝manis＝
‑
4.36，fdac＝
‑
1.50，fdaax＝65，按所得参数对待矫正角膜x进行矫正后，实际残留屈光度为：fdas误差＝0.79，fdac误差＝
‑
1.02，fdaax误差＝174。
[0149]
对于同样的待矫正角膜x，采用现有技术方法tmr法，计算得出tmrs＝
‑
4.53，tmrc＝
‑
1.16，tmrax＝18，按所得参数对待矫正角膜x进行矫正后，实际残留屈光度为：tmrs误差＝
‑
0.19，tmrc误差＝0.94，tmrax误差＝172。
[0150]
对于同样的待矫正角膜x，采用现有技术方法phorcides法，计算得出phorcidess＝
‑
4.66，phorcidesc＝
‑
1.18，phorcidesax＝17，按所得参数对待矫正角膜x进行矫正后，实际残留屈光度为：phorcides s误差＝
‑
0.07，phorcides c误差＝0.99，phorcides ax误差＝172。
[0151]
对于同样的待矫正角膜x，采用现有技术方法zz vr法，计算得出zz vr s＝
‑
4.66，zz vr c＝
‑
0.96，zz vr ax＝52，按所得参数对待矫正角膜x进行矫正后，实际残留屈光度为：zzvr s误差＝0.44，zz vr c误差＝
‑
0.27，zz vr ax误差＝1。
[0152]
由以上技术方案可以看出，本发明实施例的角膜屈光矫正中全高阶像差的间接补偿方法zz ar法，绕过对zernike多项式的单个项计算影响量再逐一补偿的直接方法，简化了计算，又实现了zernike全部高阶像差影响量的统一补偿；由于简化计算，显著优化了操作流程，让输入项目更少，降低人为误差的引入；同时，更好的对人眼角膜屈光矫正的高阶像差进行全面补偿，提高了补偿精度，获得更优的视觉质量。
[0153]
以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的优选实施例。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。