modulation是什么意思(modulation index)

文章来源:清风 阚秋霞

1. 什么是离焦?

根据曾经学过的光学知识,一个凸透镜组成的光学系统,物象会形成一个焦点。如果这个焦点恰好在投影的屏幕上,成的像就很清楚,就可以理解为“聚焦”,如果不在屏幕上,成的像就不清楚,就称为“离焦”。眼球前的角膜+晶状体可以认为是一个大的凸透镜,而眼球后的视网膜就可以认为是一个投影的屏幕。如果是正视眼,平行光线聚集的焦点正好在视网膜上,就是“聚焦”,眼睛看到的物体就非常清楚;如果是远视眼,屈光力相对较弱,或者眼睛的长度(眼轴)相对较短,光线汇聚在视网膜后方成像;而近视眼屈光力相对较强,或者眼轴相对较长,光线汇聚在视网膜前方成像,这都是离焦,都会导致看不清楚。我们所说的离焦状态就是基于以上概念,可以理解为:光线汇聚于视网膜后方=远视性离焦,汇聚于视网膜前方=近视性离焦。

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2. 什么是周边离焦?

(1) 周边远视性离焦近视患者配戴普通单光镜片时,视网膜中心处的像虽然能够投影在视网膜上,但是由于普通凹透镜周边的负屈光力更大,而且视网膜不是平面而是球面,这使 得周边光线汇聚在视网膜后方,称为周边远视性离焦,如图 1 所示。这样的光学信号会使得视网膜向后方伸长去寻找投射在视网膜后方的像,导致眼轴的增长,是造成近视度数加深的重要原因。

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(2) 周边近视性离焦与周边远视性离焦概念相反,即周边光线汇聚在视网膜前方,通过镜片的特殊设计能够达到此效果,OK 镜、离焦软镜、多点离焦框架眼镜都运用了此原理。如图 2 所示为 OK 镜形成的周边近视性离焦,图 3 所示为多点离焦框架眼镜形成的周边近视性离焦。这样的状态能够抑制眼球的向后延长,实现控制近视发展的效果。

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(3) 周边离焦用什么值来表示?周边离焦=视网膜周边屈光度?视网膜中央屈光度,即文献中提到的相对周边屈光度(relative peripheral refraction, RPR)。RPR(配戴后)与 RPR(配戴前)的差值表示 RPR 的变化,负值表示向近视性离焦方向改变,正值表示向远视性离焦方向改变。举例:ACE 中心屈光度为-5.00D,假设距离中心 20mm 的地方的屈光度为-2.00,那么就可以说 20mm 处的周边离焦量是+3.00D

3. 为什么周边近视性离焦可以控制近视进展?

该学说的提出经历了漫长的学术研究积累。1933 年,研究发现周边视网膜的屈光状态有两种,即近视性离焦和远视性离焦。1997 年,研究发现周边视网膜屈光状态呈远视性离焦的飞行员,他们的近视发生率是周边视网膜屈光状态呈近视性离焦飞行员的 3 倍。2004 年假说提出:假如视网膜周边屈光相对中心为远视性离焦,周边物体成像于视网膜之后,促使眼球周边局部增长,使得视网膜尽量与光学像相匹配,由于眼球生物力学,眼球周边的向后延长会引起眼轴增长,从而导致轴性近视的发生发展;相反地,假如视网膜周边屈光相对中心为近视性离焦,则眼球周边不会向后延长,有助于减缓眼轴的增长。这个学说随着 Smith 等人在动物实验上获得确认而逐渐为学术界认可。

4. 新乐学(DIMS)是什么?

新乐学是豪雅公司的多点离焦大镜片的一个品牌名称,英文名称为MyoSmart。可以认为文章中出现的 DIMS 即为新乐学。DIMS 是 defocus incorporated multiple segments 的缩写,是一种镜片设计的名称(多区域正离焦设计):中央直径 9mm 的正六边形区域和普通镜片一样是正常的矫正度数,旁中央 33mm 范围内有大约 400 个直径为 1.03mm 的凸透镜,总体呈蜂巢状,每个凸透镜的度数为+3.50D,这样的设计能够减少周边远视性离焦(可以理解为:与普通单光镜片相比,降低了周边镜片的负屈光度),达到近视控制的效果。镜片设计如图 4 所示。

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图 4:新乐学 DIMS 的设计示意图

所以,新乐学是豪雅的一个镜片品牌,DIMS 是新乐学的镜片设计的名称。

5. 星趣控是什么?

星趣控是依视路公司的多点离焦大镜片的品牌名称,英文名称为 STELLEST。镜片设计为:中央区外是 11 圈共 1021 个微透镜,共覆盖约 57.1mm 的直径区域,每个微透镜直径都为 1.12mm,正屈光度从中央到周边逐渐增加,环间距从中央到周边逐渐减小。镜片设计如图 5 所示。该设计能够使光线在周边视网膜前方形成非聚焦的光束带,同样可以减少周边远视性离焦,达到近视控制的效果。文章中出现的 HAL 和 SAL 是星趣控的两种设计,HAL 是 highly aspherical lenslets 的缩写,译为高非球微透镜星控技术;SAL 是 slightly aspherical lenslets 的缩写,译为低非球微透镜星控技术,HAL 相比 SAL 具有更好的近视控制效果,其光学原理、及 HAL 和 SAL 的区别如图 6 所示。

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A 代表同心环微透镜形成的近视性离焦深度

B 代表与视网膜的距离

HAL:A=0.7mm,B=1.2mm

SAL:A=0.3mm,B=1.0mm

6. 新乐学、星趣控有什么差异?

从近视防控原理来讲,二者都是通过减少周边视网膜远视性离焦来控制眼轴的增长。区别在于镜片的设计不同,新乐学是蜂巢形设计的微型球面凸透镜,形成周边视网膜近视性离焦;星趣控是同心环设计的微型非球面凸透镜,在周边视网膜前方形成非聚焦的光束带,因而产生减缓眼轴增长的信号区域。

7. 什么是像差?

简单来说像差就是实际的光学成像和理论上完美的光学成像之间的差异。

(1) 像差首先明确两个概念:理想光学系统和实际光学系统。理想光学系统:平行近轴光线通过凸透镜折射形成一个固定的焦点,成像质量清晰,如图 7 所示。实际光学系统:由于人眼的屈光介质有很多,如泪膜、角膜、晶状体、玻璃体,整个人眼光学系统的折射率存在不均一性,且外界光线也并非理想的平行近轴光线,所以光线通过凸透镜折射会形成多个焦点,成像质量不清晰,如图 8 所示。像差可以理解为:理想光学系统与真实光学系统在成像质量上的差异。

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要定量描述这个差异,就需要用到专门的“语言”。目前应用最多的语言就是Zernike 语言。

(2) 像差的“阶”是什么像差分为 1,2,3,4,5 阶,阶数的定义与 Zenike 多项式有关,通俗来讲可以这样理解:假设眼睛是一个理想光学系统,此时视网膜成像没有任何方向的变形或失真,也就是没有像差,像差阶数为 0。如果视网膜成像朝一个方向上变形,称为 1 阶像差;朝两个方向上变形,称为 2 阶像差……以此类推,如图 9 所示。阶数越高,像差的内容越复杂,如彗差、三叶草、四叶草、球差、不规则散光等。

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(3) 低阶像差1 阶和 2 阶像差为低阶像差,主要是由屈光不正导致的,包括近视、远视、散光,可以由光学镜片来矫正。

(4) 高阶像差3、4、5 阶像差为高阶像差,常规验光检查无法直接测得,用特殊仪器才能测量出来,由屈光系统的不规则性导致,如不规则散光、屈光介质不均匀等,传统的光学镜片无法矫正。

图 9 中位于中央的像差对视觉质量的影响较两边的像差更大。

(5) 像差对视觉质量的影响正常人眼中,分布着各种类型的像差,其中 83%~95%为低阶像差,高阶像差占 5~17%。临床研究文章中出现的像差对视觉质量的影响一般都指高阶像差(higher-order aberrations,HOA)。临床上高阶像差大的情况可表现为:客观验光虽然无屈光不正,但是无论如何都无法达到最佳矫正视力。相当于本身没有度数,但由于高阶像差的存在导致了潜在的无法矫正的度数,会对患者视觉质量产生影响。常见于近视屈光术后患者,尤其到了夜晚瞳孔大时更加明显。注意,Zernike 是一种表达像差的语言,在该语言下才有阶的概念;如果采用的是其他语言,例如 Fourier,则不存在阶的概念。

8. 对比敏感度是什么?

简单来说,对比敏感度就是我们在非标准环境下的视力,又叫视觉质量。一般我们说的视力是指高对比度下测得的视力,高对比度指白背景黑视标(纯黑和纯白,对比度可以认为是 100%),边界是清晰的。但是平时在日常生活中,人眼也需要辨别对比度不高的物体,背景暗的时候,就相当于白背景灰视标,且视标的灰色越淡,对比度越低。对比敏感度(contrast sensitivity,CS)指的就是人眼分辨不同对比度物体的能力,CS 越高,则表示视觉功能越好,也叫 CSF(contrast sensitivity function)。在检测 CS 时,还有另外一个指标,空间频率(spatial frequency),单位是 cpd,指的是黑白相间的条纹密度,越疏(即宽度越宽),空间频率越低,越密(宽度越窄),空间频率越高。如图 10 所示。CS 使用对比敏感度仪 CSV-1000 来测量,仪器和测量结果示意图如图 11所示。包含了不同空间频率下不同对比度的视标,测量环境可为亮环境、亮环境+眩光、暗环境、暗环境+眩光,环境不同,测得的 CS 值也不同。在低、中、高频率下,能够分辨出的对比度越低,证明在该频率下,对比敏感度越好。文献中的对比敏感度通常用函数logCSF或logCSF下的面积(area under the logCSF,AULCSF)来代表,logCS 和 AULCSF 越大,对比敏感度越高。文献中在对比不同镜片对 CS 的影响时,通常都是在不同的测量光照环境中,统计各个空间频率下的对比敏感度。

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9. 调制传递函数和客观散射指数是什么?

这都是描述视觉质量的指标。二者均为欧卡斯(OQAS)视觉质量分析系统中的结果。调制传递函数(modulation transfer functionMTF)在视觉质量检查中通常以 MTF cut off(MTF 截止频率)的形式出现,单位是 c/deg,表示人眼的分辨率极限,此时 MTF 的值趋近于 0。MTF cut off 越大,视觉质量越好。如图12 所示。

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客观散射指数(objective scatter index,OSI)反映的是人眼屈光介质的质量(如屈光介质的透明度和各界面的光滑度等),OSI 值越小,证明屈光介质质量越好,看到的像越清楚。正常眼的 OSI 小于 2,白内障患者的 OSI 值通常较高。检查界面示意图如图 13 所示。OSI 的值和 MTF cut off 成反比。

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有阳光,有未来,懂眼睛

有阳光 有未来 防控近视科普常识”已经以口袋书、宣传海报等多种形式开始发放给广大儿童青少年、家长及教师,希望广大家长、教师朋友共同参与,助力科学防控近视,让孩子们拥有一个光明的未来。同时我们也联合“北京眼视光学会”共同创立了科普抖音号,为广大的家长、教师朋友提供移动信息科普,让大家可以随时获得最新的眼健康常识,在这里我们也会不定期的邀请王凯医生等知名眼科专家为大家共同科普身体要会运动,眼睛也要会运动。

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