角膜曲率计浅析(上)

文/王英丽

角膜曲率计浅析(上)

文/王英丽

1 角膜及其形态测量简介

1.1 角膜的结构及特征

角膜具有中央接近球形而向周边逐渐平坦的光学结构特征。根据Gullstrand模型眼，角膜前表面中心曲率半径为7.8mm，后表面中央曲率半径为6.8mm，折射率为1.367，等效角膜屈光里为43.05D，折合眼睛总屈光力为2/3。

角膜的表面具有非球面性，非球面是指中心到周边的曲率存在差异性变化，角膜的子午线截痕形态呈椭圆形，一般为长椭圆形（prolate），即角膜顶点曲率最大或曲率半径最短，从角膜顶点向周边的曲率半径逐渐增大，其变化呈连续性。角膜的非球面特性对于人眼完善外界物体成像的像质起着非常重要的作用。

1.2 角膜形态测量

由于角膜具有非球面性形态，作为一个光学面的角膜常被分为几个区域进行分析，图1所示为Sampson（1965年）的分区方式，其将角膜分为：①中心区域或角膜顶部（角膜帽）；②旁周边区域；③周边区域。

图1 角膜分区

1.2.1 角膜中央区域概念

①靠近角膜中心的角膜曲率变化较小，该中心区域可以假定为球性表面并且在每条径线上的曲率相同；②改中心区域的各径线上曲率的变异很有限，并且不显著；③角膜曲率计不是准确测量几何中心的曲率，而是测量中心两边1.2～1.8mm距离的角膜曲率作为近似值。

1.2.2 角膜形态的测量意义

①评估屈光不正；②评估角膜的病理变化；③预测或评价角膜接触镜的验配；④评估角膜接触镜的佩戴效果；⑤评估屈光手术的效果；⑥为特殊角膜接触镜设计提供参数。

1.2.3 角膜形态测量的方法

两大测量方法即光学法和接触法。光学法有：①光学反射法；②光学轮廓法；③干扰量度法/相干波纹法。接触法有：①浇铸/模压；②超声波；③试戴角膜接触镜法。由于接触镜法在测量过程中会改变角膜形态，很耗时间，同时数据处理困难，所以目前常规使用的角膜地形测量设施基本采用了光学反射法设计的设备。目前用于临床的主要有：

①角膜盘和照相角膜镜；

②角膜曲率计；

③角膜地形分析系统；

④其他。

2 角膜曲率计的结构及原理

2.1 角膜曲率计的结构

角膜曲率计，顾名思义，它是用于角膜曲率测量的一种专用仪器。在医疗器械经营许可证的办理中，大多数眼镜店都配备了角膜曲率计。但是对于它的使用及具体作用还有很多人不太了解，本节着重讨论角膜曲率计的结构、原理以及使用、保养等问题。

角膜曲率计的基本结构由带有三棱镜组的复合显微镜、头靠、滑台、工作台（或底座）四大部件组成，这里以某型号角膜曲率计为例，它的外形如图2所示。其中带有三棱镜组的复合显微镜系统为角膜曲率计核心的光学系统，除了光路结构，其包含部分机械构件，如测量光标调节旋钮等，而头靠、滑台、工作台三个部分机械结构又主要由额遮眼板、水平标记、颚脱支架、颚脱支架高度调节钮、滑台锁紧钮、滑轨护罩、支撑臂、操作手柄、高度调节手轮、主电源开关、保险管几个部分构成。

图2 角膜曲率计基本结构图

表1列出了角膜曲率计的基本结构并对其作用作简单介绍。

表1 角膜曲率计主要部件基本作用介绍表

如上所述，眼视光器械一般由接收（或观察）系统和照明系统两大部分组成。角膜曲率仪的基本结构包括照亮的光标，它是基本照明系统，和带有三棱镜组的复合显微镜，它是基本的接收系统。光学上将横截面为三角形的透明体叫做三棱镜，它是由透明材料做成的截面呈三角形的光学仪器，属于色散棱镜的一种，能够使复色光在通过棱镜时发生色散。

2.2 角膜曲率计基本工作原理

角膜曲率计的原理是利用角膜前表面的反射特性定量测量其曲率半径。在角膜前某一特定位置放置一特定大小的物体（角膜前表面中央3mm区域），该物体经角膜前表面反射后成像，测量出此像的大小，便可算出角膜的曲率半径。其光学原理如图3所示。

图3 角膜曲率仪工作原理图

可以看出，像的放大率为h’/h，h’为像的大小；h为物的大小，图中A为角膜顶点，C 为角膜的曲率中心。AC为角膜曲率半径r，其中△BGF’与△AHF’相似，利用相似三角形原理可得：

h’/h=f’/F’B=f’/b=r/2b

则：r=2bh’/h

r=2bm

m为像的放大倍率。

如果固定物像之间的距离，即图中b不变且数值已知，则在已知h的情况下，只有测量得到h’，就可计算得到角膜曲率半径r。

（未完待续）

作者单位：天津职业大学眼视光工程学院