论文题目: 基于波前像差的角膜切削模型及其装备的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 航空宇航制造工程
作者: 叶寒
导师: 廖文和
关键词: 计算机辅助设计与制造,角膜切削模型,屈光矫正,角膜表面建模,像差矫正,高阶像差,准分子激光
文献来源: 南京航空航天大学
发表年度: 2005
论文摘要: 近年来准分子激光角膜手术迅速发展,人眼波前像差的矫正成为该领域研究的热点问题。针对屈光的矫正、像差的矫正、补偿球差和高阶散光的矫正,本文深入研究了基于波前像差的角膜切削模型及其装备,主要研究内容如下:1.研究了屈光不正度与角膜切削量的关系,即屈光矫正的角膜切削模型。对规则散光,采用torus圆环面对术前角膜表面建模,采用球面对术后角膜表面建模的方法,且其中圆环面的两半径采用了规则散光主子午线上的最大曲率半径和最小曲率半径的方法来确定,术后球面半径根据需要矫正的屈光不正度来计算,单纯近视、单纯远视矫正可作为规则散光矫正的特例。该模型系统建立了矫正单纯近视、单纯远视、规则散光所需要的角膜切削量,为屈光矫正提供了理论基础。2.研究了人眼像差与角膜切削量的关系,即像差矫正的角膜切削模型。采用美国光学大会推荐的像差的定义、像差的Zernike表示,使用改变光程差的方法来建立像差与角膜切削量的关系。由于像差矫正模型在术区边界上的切削量不为零且不规则,术区和过渡区直径需要根据像差的大小、角膜的厚度来调整,以保证最大切削深度小于角膜总厚度的三分之一,本研究提出了一种提取边界切削量,采用过渡函数的方法,用于可调的过渡区切削量的计算。像差矫正的角膜切削量模型为人眼单色像差的矫正提供了理论基础。3.研究了补偿球差和高阶散光的像差与角膜切削量的关系,即补偿球差和高阶散光的角膜切削模型。根据术后的球差和高阶散光增加的统计数据,采用矫正第二阶Zernike像差来矫正屈光不正得到的切削量,加上预先补偿术后球差和高阶散光所要的切削量的方法,本研究得出了补偿球差和高阶散光的像差矫正模型。该模型为改善传统屈光矫正术后的视觉质量提供了理论基础。4.联合有关单位研制了准分子激光像差矫正的眼科医疗装备。采用高频小光斑准分子激光器作为系统的核心硬件模块,将上述模型应用于像差矫正系统的软件算法中,并使用分层切削、错层叠加、边界随机和随机扫描的方法来实现飞点扫描算法。5.应用上述模型的准分子激光像差矫正装备进行屈光、像差矫正的PMMA试验和临床试验。根据屈光矫正手术的临床报告、临床手术数据的统计分析、像差矫正手术临床报告和临床对比试验,得出结论为:应用上述模型的该准分子激光像差矫正装备能有效、安全地矫正屈光,减少LASIK术后像差的增加,改善视觉质量。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
注释表
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究进展
1.3 课题立论依据
1.4 论文研究内容及安排
第二章 屈光矫正的角膜切削模型
2.1 人眼视光基础
2.2 角膜屈光力
2.3 已有屈光矫正的角膜切削模型
2.4 近视矫正的角膜切削模型
2.5 远视矫正的角膜切削模型
2.6 散光矫正的角膜切削模型
2.7 本章小结
第三章 像差矫正的角膜切削模型
3.1 人眼波前像差概念
3.2 波前像差表示
3.3 波前像差与角膜切削量的关系
3.4 波前像差的测量
3.5 准分子激光像差矫正系统实现初步
3.6 屈光矫正和矫正像差的讨论
3.7 本章小结
第四章 补偿球差和高阶散光的角膜切削模型
4.1 屈光矫正及像差矫正手术的不足
4.2 第二阶ZERNIKE 像差矫正的角膜切削模型
4.3 补偿球差的角膜切削模型
4.4 补偿球差及高阶散光的角膜切削模型
4.5 补偿任意高阶像差的角膜切削模型的讨论
4.6 本章小结
第五章 准分子激光像差矫正装备关键技术研究
5.1 准分子激光与角膜的相互作用机理
5.2 准分子激光像差矫正装备硬件
5.3 准分子激光像差矫正装备系统软件
5.4 系统关键技术
5.5 本章小结
第六章 像差矫正装备的临床应用效果
6.1 LASIK 术临床验证审批条件
6.2 屈光矫正的临床应用
6.3 像差矫正的临床应用
6.4 小结
第七章 总结与展望
7.1 全文工作总结
7.2 今后工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
附录1：屈光、像差及补偿高阶像差矫正的角膜切削量
附录2：5 阶21 项ZERNIKE 多项式对应的基本形状
附录3：5 阶21 项ZERNIKE 多项式
附录4：准分子激光像差矫正装备硬件模块
附录5：准分子激光像差矫正装备控制软件部分界面
附录6：应用证明
发布时间: 2006-09-05
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