文/王英麗

角膜曲率計淺析(上)

文/王英麗

1 角膜及其形態(tài)測量簡介

1.1 角膜的結構及特征

角膜具有中央接近球形而向周邊逐漸平坦的光學結構特征。根據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，一般為長橢圓形（prolate），即角膜頂點曲率最大或曲率半徑最短，從角膜頂點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于人眼完善外界物體成像的像質起著非常重要的作用。

1.2 角膜形態(tài)測量

由于角膜具有非球面性形態(tài)，作為一個光學面的角膜常被分為幾個區(qū)域進行分析，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 角膜中央區(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角膜曲率計不是準確測量幾何中心的曲率，而是測量中心兩邊1.2～1.8mm距離的角膜曲率作為近似值。

1.2.2 角膜形態(tài)的測量意義

①評估屈光不正；②評估角膜的病理變化；③預測或評價角膜接觸鏡的驗配；④評估角膜接觸鏡的佩戴效果；⑤評估屈光手術的效果；⑥為特殊角膜接觸鏡設計提供參數。

1.2.3 角膜形態(tài)測量的方法

兩大測量方法即光學法和接觸法。光學法有：①光學反射法；②光學輪廓法；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。由于接觸鏡法在測量過程中會改變角膜形態(tài)，很耗時間，同時數據處理困難，所以目前常規(guī)使用的角膜地形測量設施基本采用了光學反射法設計的設備。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；

③角膜地形分析系統(tǒng)；

④其他。

2 角膜曲率計的結構及原理

2.1 角膜曲率計的結構

角膜曲率計，顧名思義，它是用于角膜曲率測量的一種專用儀器。在醫(yī)療器械經營許可證的辦理中，大多數眼鏡店都配備了角膜曲率計。但是對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的結構、原理以及使用、保養(yǎng)等問題。

角膜曲率計的基本結構由帶有三棱鏡組的復合顯微鏡、頭靠、滑臺、工作臺（或底座）四大部件組成，這里以某型號角膜曲率計為例，它的外形如圖2所示。其中帶有三棱鏡組的復合顯微鏡系統(tǒng)為角膜曲率計核心的光學系統(tǒng)，除了光路結構，其包含部分機械構件，如測量光標調節(jié)旋鈕等，而頭靠、滑臺、工作臺三個部分機械結構又主要由額遮眼板、水平標記、顎脫支架、顎脫支架高度調節(jié)鈕、滑臺鎖緊鈕、滑軌護罩、支撐臂、操作手柄、高度調節(jié)手輪、主電源開關、保險管幾個部分構成。

圖2 角膜曲率計基本結構圖

表1列出了角膜曲率計的基本結構并對其作用作簡單介紹。

表1 角膜曲率計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構包括照亮的光標，它是基本照明系統(tǒng)，和帶有三棱鏡組的復合顯微鏡，它是基本的接收系統(tǒng)。光學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儀器，屬于色散棱鏡的一種，能夠使復色光在通過棱鏡時發(fā)生色散。

2.2 角膜曲率計基本工作原理

角膜曲率計的原理是利用角膜前表面的反射特性定量測量其曲率半徑。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），該物體經角膜前表面反射后成像，測量出此像的大小，便可算出角膜的曲率半徑。其光學原理如圖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??；h為物的大小，圖中A為角膜頂點，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不變且數值已知，則在已知h的情況下，只有測量得到h’，就可計算得到角膜曲率半徑r。

（未完待續(xù)）

作者單位：天津職業(yè)大學眼視光工程學院