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王凯:近视防控理论与技术“新进展”(下)

 young1987_tsg 2020-02-07
2018.02.27

前言

在上一篇文章当中,王凯教授针对离焦与形觉剥夺中的周边离焦以及角膜塑形镜后脉络膜厚度的变化等问题进行了详细的讲解。在本篇文章中,王凯教授继续就信息光学这一块中的阿贝成像原理、瞳孔缩小的意义以及影响OK镜近视控制效果的可能因素等问题进行更进一步的探讨。下面是王凯教授讲解的主要内容。

王凯

副主任医师,副教授,眼科学博士

现任职北京大学人民医院眼科与眼视光中心,北京大学医学部眼视光学院院长助理

《中国斜视与小儿眼科杂志》编委

《眼科大查房》杂志编委

《Graefe's Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology》杂志审稿人

《IOVS》杂志审稿人

医促会视觉健康分会青委会副主任委员

北京医学会眼科学分会青委会委员

中华医学会行为医学分会科普学组委员

02

信息光学带来的启示

过去讲这个透镜成像,从初中到大学都讲过。比如说ABC这个是个蜡烛,中间有个凸透镜,蜡烛通过凸透镜,每一个点发出的光线经过凸透镜形成各自的像点,所以蜡烛的像就这么形成了。这是经典的几何光学道理。我问大家一个问题,我将这个凸透镜砍掉一半,留一半在那,这边还有像吗?结果是有的,但是光线亮度会减少一半,还是一个完整的像在那里。这是我们以前的知识。

阿贝成像原理

我们给大家讲一下什么叫阿贝成像原理。首先,我们人眼见到的任何图像,看到的任何场景,都拆成无数空间频率信号叠加的组合,最后出来一幅图像。这个道理大家都明白。不太容易理解是这幅图像里面的高频信号和低频信号。什么叫高频信号?这个斑马的头很密就是高频信号。这个斑马的头很稀疏就是低频信号。这些正弦或者余弦的黑白条纹最后叠加在一起,就是我们看到的图像。这里面有密的有稀疏的,这就是线性光学。所以一幅图像的话,有高频有低频。但是是不是所有频率的信号都进入你的眼球?不是的,所有的光学系统都是一种低通系统,它只允许低于某种频率的光学信号通过。高于这个频率的信号是通不过的。所以一幅原始的画面摆在你的眼前,经过你的眼成像到你的视网膜上,它总会发生某种程度的模糊。尽管你还会看到1.0,但1.0也不代表双眼视力很好。它原始的图像经过你的眼球光学系统以后,成像在视网膜上,一定经过某种程度的模糊。这就是信息光学带给我们的提示。

那么阿贝成像原理说的是什么?像和物体是一系列不同空间频率的集合。入射光经过平面发生夫琅和费衍射,在透镜焦面(频谱面)上形成一系列衍射光斑,各衍射光斑发出的球面次波在相面上相干叠加,形成像。看上面的那张图,那个f’看到了吗?这是透镜的一个焦距,在这个焦距对应的平面上是它的频谱面,低频信号形成的信息光源在哪?在这个位置,在中间的位置,越往边上去,它的频率会越高。你们想一想,如果我拿一张白纸,中间掏一个洞,掏一个很小很小的洞,放在这个面上,让透光的地方正好放在中央这个位置,大家想想后面的图像会怎么样?有没有图像?有的。这个图像会变得非常模糊,为什么?因为高频信号都被你拿白纸挡住了,只允许中间部分的东西过去,所以大家要理解。

高频信号从哪里走?看下图。这是一个物体,这是一个透镜,高频信号是这样的一个角度入射,低频信号是这样的角度入射。大家知道就可以了,不要问我为什么,就是这样的。高频信号清晰的信号都是这么走的。我问大家一个问题,你要想获得一幅清晰的图像,我的这个镜子应该设计得越大还是越小?肯定是越大,很简单的一个例子。哈勃望远镜的尺寸是多少?口径有十几米二十米对不对?你们有没有见过科学研究把尼康的数码相机带上去太空拍照?我们为什么不遗余力的花那么多钱,把天文望远镜越造越大?道理都在这。可能有人会问,为什么瞳孔越大的时候越看不清楚?可别要忘了,我们还有像差的。瞳孔增大的时候,像差也会增加的。这个东西是不矛盾的,如果在一个没有像差的眼球,瞳孔越大越清楚,一定是这样的。所以瞳孔对于我们带来的意义就非常明确。

瞳孔缩小的生理意义

首先,瞳孔缩小之后会增加景深减少像差。调节微波动增加与瞳孔变小有什么关系,现在说不清楚。但是瞳孔缩小以后一定会带来一个问题,就是你能够传递的高频信号会减少。老年人白内障术后视力1.2的多吗?不多的,你给他戴上眼镜之后,达到1.2的也不多。为什么?一方面可能由于他本身视网膜功能的衰退,另外一方面就是他的瞳孔往往比年轻人会小一些。瞳孔小了之后像差也会相对小一些,所以他也要找它的平衡,这个大家理解吧。还有一点就是传递的频率不仅取决于光学系统是不是完美,还取决于环境图像的本身。假如我站在一个大白墙面前,特别白的一面墙,什么都没有,有信号吗?没有信号,本身你这个图像就太单一了。这种情况就相当于形觉剥夺。所以说,一个乱七八糟的书桌和一个整整齐齐的书桌,你们认为哪个对近视眼会好些?肯定是越乱越好,这是我的观点。这个没法做临床试验,但从道理上来讲,你越乱提供的高频信号会多一些。如果是一面大白墙没有信号,这时候周边视网膜接收信号更不清楚了。所以我们经常看到一个现象,学霸的书桌都是乱七八糟的,他一找都能把需要的书本找出来,人家还不近视。

所以看近的时候发生了什么,就是如下图所示。

影响OK镜近视控制效果的可能因素

影响OK镜近视控制效果的可能因素,包括瞳孔大小、前房深度、配戴前角膜曲率半径小等,所以大瞳孔、前房深、角膜陡的配戴角膜塑形的效果都会好一些。反转弧的宽度也会有影响,还有BC直径,就是治疗区的直径,治疗区的直径大家都知道,越小越好对不对?越小旁边的RC区所产生的正离焦充分的进去。还有一点就是偏位的会效果好一些。有些家长是比较难沟通的,来了以后偏了一点点就给你扯皮了。所以对于来就诊的孩子家长我会跟他说,你的孩子一定会偏位的。为什么?角膜塑形镜即使你的圆再漂亮,零圆心的这种人有吗?极少,你偏0.1是不是也叫偏。所以我第一句话就告诉他,你一定会偏的。但是偏多少呢?你不要担心,如果合理的偏位不但对你的近视防治效果好,对于角膜也不会有影响。所以我们说可接受的偏位是什么?就是角膜健康,没有点染的问题,视力好不影响平时生活,同时稍微偏一点。我就会跟家长说,你这种情况近视会控制得更好。所以有时候,这边拿着一个偏位,对着家长说,你看你孩子一年才长0.1毫米的眼轴,然后旁边一个压得很正的家长说,我怎么一年长0.4毫米?我就会和他说你压得太正了。那家长就说那你给我压偏一点,我说我们不会刻意去压偏,这种稍微偏一点的状态是可遇不可求的。所以没法刻意的去做成一种相对偏位的情况。

我们讲到现在,正离焦仍然是一种核心的因素。只要你在阅读的过程中,全程给他提供充分的正离焦,这个事就给解决了。但遗憾的是,我们角膜塑形镜并不能达到这一点。

这是我把一个角膜塑形镜塑形完以后的一个患者的角膜的高度原始数据全都录到我电脑的计算机程序里面去了,写到光学设计软件里面。大家看到这个位置有两条弧,一个角膜的前表面,一个是角膜的后表面。这是这个病人做完塑形之后真实的角膜的数据。这时候看一下颞侧的15度视角,颞侧视网膜对应的这个位置,它到底是一个正离焦还是一个负离焦?到底图像在视网膜前方还是视网膜后方?于是我做了一系列的计算。如下图所示,这是瞳孔1.8毫米、瞳孔3毫米、瞳孔3.6毫米情况下的不同变化的图片。我们可以看到在颞侧视网膜,就是旁边视网膜位置,这一个点光源进去之后就变成一个光团,你看这个光团会随着瞳孔的增加逐渐变大,像在逐渐下降。但是我们都知道OK镜瞳孔越大,效果越好。昨天看了一个日本人的文献,他的观点跟我出奇的一致。视网膜周边的像的质量的好坏,并不决定你近视的进展速度。为什么?你看OK镜戴完以后瞳孔越大控制越好,它周边的像反而是越差的。

还有一个问题,还是这个病人,下图一系列数据显示的是在2毫米、3毫米、5毫米瞳孔情况下的各项数值的变化。SER是什么?SER是等效球镜。等效球镜我们一般都习惯用近视度数加上一半的散光,都是这样算的。但是我只给你一个很少的条件,一样能算出来。就是用如下图右侧的那个公式算,注意公式前面是一个负号。大家可以想一个问题,如果C值是一个负值,那么和前面那个负号是不是抵消掉了。所以SER等效球镜会是一个正值。你看,-0.49、-0.06这块是负的,负负得正,SER是正的,正的说明什么?是远视性离焦。所以当你瞳孔在2毫米、3毫米的时候,15度这个位置对应的视网膜,图像是甩在视网膜后方的。当瞳孔变成5毫米的时候,这个系数变成了6.52,把6.52代入公式,不管结果怎样,肯定是个负值。负值的话是近视性离焦,也就是说这时候图像是在视网膜前方。大家千万不要认为视网膜上的某个点接收到的图像永远在视网膜前方或者视网膜后方,这是不可能的。它会随着你瞳孔的大小发生一个很明显的变化。

简单来说,如下图。如果周边视网膜都想往前走,是不是中央就会得到保护?如果大家都想往后去,那就不行。所以这里有个问题就是,当你的瞳孔从大瞳孔变成小瞳孔的时候,我用红色表示负离焦,就是远视性离焦,它的面积在视网膜上会不一样。从大瞳孔到小瞳孔,它的面积会增加,就是负离焦信号会增加,而正离焦也就是绿色的这部分区域,它的面积会相对的缩小,而且只在周边部分。所以这就解释了一个问题,就是为什么戴OK镜没有逆转近视这样一个效果?OK镜本身提供的正离焦只在视网膜周边部,中央部的很少。瞳孔变小以后,中央区的大部分视网膜也就更少,只在周边起作用。所以这样就解释了为什么它的效果没有那么好。我们在临床当中也看到很多OK镜的患者,它的控制效果一般般,近视度数也涨得很快。所以这时候我会联合滴入阿托品。滴阿托品有两个好处,因为阿托品本身就可以抑制近视的增长,它通过分子生物学去干这件事情。还有一点就是滴入阿托品以后,瞳孔会变大,变大之后绿色的区域就会增加,所以1+1肯定是大于2的,它的效果是不错的。前几天陈志博士他写了一个东西,做了大概13例就发现这个结果,就是我说的这个东西。

渐变多焦软镜与旁中心离焦镜片

简单提一下现在的渐变多焦软镜。现在普遍认为它有43%的近视抑制率,跟OK镜比较接近。总体来说我是什么时候用呢?小孩白天戴软镜毕竟有些不大方便,这是一个问题,我一般不单独用,都是联合阿托品一起用。所以现在有很多孩子的控制效果还是非常不错的。

旁中心离焦镜片为什么效果没有OK镜好?一个是周边的镜度加不够,另外眼球转动的时候镜片跟着没法走。所以这是一个最大的原因。

近视的药物控制

阿托品

药物控制主要是阿托品,现在是提的比较多的。0.01%-0.05%,一般0.01%用得比较多一些。

哌仑西平

哌仑西平已经停了,不知道为什么。

7-甲基黄嘌呤

7-甲基黄嘌呤这东西在咖啡豆里面是最多的。让小孩去喝咖啡这件事情不大现实。关于这个药物,我自己做过实验,效果不算特别的好。而且丹麦的这个临床试验,它是400毫克,现在改成BID了,就是400毫克BID去吃这个东西。它一年的增长率不是一个特别理想的数据。原来400毫克QD的时候,我印象是一年一支,大概0.1毫米的眼轴,0.1毫米大概多少度啊?二十几度。所以效果还是很弱,不是很看好。

改善视觉功能

改善视觉功能这是我们要做的,包括一些调节的眼药水。

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