第4章第3节摄影验光器械 - 眼视光器械学

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第4章第3节摄影验光器械

2009-12-02 18:29:50 来源:网络作者:范笛诗【大中小】浏览:96758次评论:0条

验光是检测眼的屈光状态的过程，需要一系列的器械。验光方法大体分为客观验光和主觉验光，客观验光是利用一系列的设施，在被测者相对配合下，通过检测从视网膜反射出来的光的影动、或光的状态等来判断眼的屈光情况，主觉验光是利用一系列的矫正镜片和附属设施，在被测者的紧密配合下，直接选择并经综合判断后确定眼的屈光处方。

摄影验光器械
各种主、客观验光仪，包括电脑验光仪在一定程度上都需要被检者的合作，但儿童的合作程度较差，而婴幼儿几乎不能合作，同时保持注意力的时间也极短，因此各种验光仪均难以在儿童中推广应用。有鉴于此，Howland于1974年创立了一种称为正交摄影验光的摄影验光方法，这是一种应用摄影来推断被检者屈光状态的方法，由于这种方法仅需被检者在注视照相机的那一瞬间，按下快门即完成检查，因此这种方法极适合于注意力不易集中的婴幼儿屈光检查和普查。1979年，Howland等又发展了一种称为各向同性摄影验光的方法，上述两种摄影验光方法，其摄影光源均位于镜头中心，故称为中心摄影验光法。在中心摄影验光法发展的同时，Kaakinen于1979年创立了一种称为角膜、眼底反光同时摄影的摄影验光方法，由于该法摄影光源偏置于摄影镜头中心的一侧，故又称为偏心摄影验光法。近年来，国内外许多学者已对摄影验光的方法和器械作了许多改进，大大提高了摄影验光法的精确性和可推广性。

一、摄影验光的分类及器械特点
按照摄影光源与摄影镜头的相对位置，摄影验光仪主要可分为中心摄影验光与偏心摄影验光两种。
（一）中心摄影验光的器械特点
这类摄影验光仪以Howland创立的正交摄影验光仪及各向同性摄影验光仪为代表，其主要特点为摄影光源位于摄影镜头的中心，照明光路与接收光路均呈各向同性。
1、正交摄影验光器械这是Howland最初应用的一种摄影验光方法，它的装置包括一架35mm单镜头反光式照相机，一条光导纤维。它的一端连接闪光灯装置，另一端连接在照相机镜头前部中心的四块+1.5Dc扇形凸柱镜顶角交接处，四块扇形平凸柱镜呈两两相对。一对平凸柱镜的轴向与另一对平凸柱镜的轴向呈正交形式。柱镜轴向均通过照相机镜头中心。每块平凸柱镜的顶角为70°相邻两块平凸柱镜之间的20°扇形空隙被涂成黑色。
通过这样的装置拍下来的眼底反光在照片上就产生了一个十字形图像，或称之为星形图像，如图4-24所示。

两个轴向上每一图像之长度是与照相机镜头平面的朦像直径成相应比例的。照相需在一对平凸柱镜呈垂直位，另一对呈水平位时；或者一对位于45°位置，另一对位于135°位置时，将照相机对焦于被检者的瞳孔处拍摄。为得知瞳孔的大小，必须去掉柱镜装置另拍一张照片。
2、各向同性摄影验光器械因为正交摄影验光不能直接决定被检眼的散光轴向，Howland又发展了一种称之为各向同性摄影验光的方法。这种方法与正交摄影验光的区别是它去掉了由四块平凸柱镜组成的复合柱镜装置。
它需要拍三张照片才能完成。拍第一张照片时，照相机聚焦在近于被检眼瞳孔的位置，拍第二张照片时，将照相机聚焦在被检眼瞳孔处以记录瞳孔的大小。第三张照片聚焦在远于被检眼瞳孔的位置上，离开被检眼瞳孔平面所拍的两张照片上的瞳孔朦像直径大小是由患者的屈光不正程度和照相机对瞳孔平面的离焦量所决定的。拍两张离焦于瞳孔平面照片的原因是为了解决双关性的问题，即由于照片上同样高度的圆形朦像，可能是直立的，也可能是倒立的。
3、单次曝光式各向同性摄影验光器械由于Howland创立的各向同性摄影验光需拍摄三幅调焦不同的照片才能完成检查，因此三次拍摄就有可能产生离轴误差而影响检查结果。现已设计了一种新的器械，其装置的主要特点在于在照相机镜头前安装一特别的三焦分像棱镜（图4-25），因此所拍得的每张胶片都有三个对焦于不同距离的图像，使得此法只需进行一次拍摄即可对被检眼屈光状态进行定量检查。

（二）偏心摄影验光的器械特点
这类摄影验光因其摄影光源都偏置于摄影镜头一旁而称之。该法主要根据摄影光源照亮眼底后在瞳孔产生的新月形阴影的位置和高度来确定被检眼的屈光状态。Kaakinen首创于1979年的装置是将笨而大的电子闪光灯直接置于摄影镜头之上，以致光源宽度、摄影镜头入瞳和光源入瞳间距均相当大，同时光源与入瞳不在同一平面上，从而因光影的渐晕而影响仪器的分辨精确度，检出盲区也较大。有鉴于此，王光霁等1984年根据带状检影原理设计了一种新的偏心摄影验光器械，称之为双裂隙摄影验光仪。该仪器主要由双裂隙摄影专用器、中焦镜头和单镜头反光式照相机三部分组成。其关键部分为双裂隙摄影专用器。如图4-26所示。

其正面摄影镜头中央有一横置摄影裂隙（CC），大小为40㎜×1.5㎜，为接收角膜、眼底反光的通路；在其上方相距6㎜处有一条与之平行的照明裂隙（FF），与摄影裂隙等大，作为照明光源的通路。位于照明裂隙后方的闪光灯管发出的光，经照明裂隙投向被检者，闪光灯管置于灯室中，以防漏光。
上述结构的双裂隙偏心摄影验光仪具有以下特征：
（1）摄影镜头和照明光源光路的入瞳处均为裂隙（CC和FF），互相平行，在验光子午线上，即与裂隙垂直的子午线上，镜头和光源光路入瞳处都是很少小的点。这犹如带状光检影法的点光源和点窥孔，可减少光影的渐晕，提高分辨精度。
（2）由于闪光灯直接置于照明裂隙后方，故结构紧凑，照明光路与接收光路能靠得很近，仅6㎜（而Kaakinen装置为15～35㎜，一般为21㎜），从而大大提高了敏感度，缩小了检查盲区。这种器械的盲区仅为2D范围（Kaakinen装置为7D范围）。
（3）光源和镜头在同一平面上，故能根据几何学原理导出准确而简单的公式，所计算的理论值与实测值相符。

二、摄影验光的光学原理
Rosengren在20世纪30年代描述了静态检影的方法，后来成了摄影验光这一方法的基础。无论是中心摄影验光或是偏心摄影验光，其基本原理都是静态检影与Brückner试验及Hirschberg试验的联合应用。但由于中心摄影验光与偏心摄影验光所采用的摄影光源位置不同，其光学原理也有所不同。
（一）中心摄影验光的光学原理
1、各向同性摄影的光学原理图4-27为其光学原理图，被检眼位于右侧，左侧为光源及照相装置。

当处于镜头中心的光源S触发时，除照亮了患者的脸部外，也同时将光源成像在患者的双眼视网膜上，光源的视网膜像又可作为第二光源，使视网膜像再次成像在与视网膜共轭的远点平面上。
如果被检眼恰好聚焦在照相机镜头前面的光源处（即被检眼的远点恰在光源处时）则入射光线从眼睛返回光源时，就不能通过照相机镜头，在照片上看到整个瞳孔区是暗的，当眼睛的远点不落在光源处时，一个圆形朦像或椭圆形朦像在视网膜上形成，从而可见到照片上环绕着光源出现一个照亮区，这个照亮区的大小随着屈光不正大小的变化而变化。
图4-27表明了这一方法在检查近视时的原理，照相机镜头与眼睛的距离为W（假设照相机镜头是薄的，且紧贴光源），来自光源S的光线充满了瞳孔，遂形成了网膜朦像UV，然后再将成像为U1′V1′，U2′V2′的成像平面显然与视网膜共轭，如果眼睛是处于非调节状态，U1′V1′的成像平面就是被检眼的远点平面，从被检眼主点P至远点平面的距离为K，光线SHU沿着原光路返回，而光线UJU1′限定了照相机镜头平面的朦像大小。
假设SE和HJ（g）为正，从三角形U1′JH；U1′ES得到：
SE/g=(W-K)/K
朦像直径b，相当于2SE。
b=2SE=2g(K-W)/W
此处（K-W）项是排除照相机屈光度后的患者实际屈光不正的度数，如果眼睛调节了A屈光度，K则由（K-A）来代替。
如图4-27所示，如果照相机对瞳孔平面调焦，它在照片上边缘清晰锐利的像H′J′是不受照相机镜头平面的朦像所影响的，因此，为了获得患者屈光不正的信息，照相机必须调焦在偏离瞳孔平面前、后一定量的位置上。之所以要做两次离焦是因为等量的b既可能是正的，也可能是负的。因此，对于一定值的g和w，相同数值的b可能导致两个不同的k值，例如，当g=4㎜，w=-1.50D，等量的b=24㎜，就会得出K=+3.00D和K=-6.00D；同理，处于任何调焦位置所拍之照片的屈折光束断面上均能得出两个不同值的k，其中有一个k值是不符合实际情况的。如果在另一调焦平面再摄一张照片与其对照，则必定这张照片所得的两个k值一致，这就是我们所求的实际k值。一般说来，当照相机调焦在靠近与患者视网膜像共轭的平面时，圆形朦像是较小的。由上推而论之，如果照相机聚焦在患者瞳孔之后照片上的圆形朦像小于聚焦在患者瞳孔之前照片上的圆形朦像时，说明眼睛相对于照相机工作距离来说，是远视，反之，则是近视。
由于各向同性摄影验光使散光状态在照相平面上产生一个椭圆形朦像，而这个椭圆形斑的长轴即为散光眼的轴向，所以由此可以很容易求出散光轴向。
如果应用彩色胶卷，还可容易得到屈光不正为正或为负的线索，这是由于眼睛的色差在近视的轴向产生蓝色条纹，而在远视的轴向上产生桔红色的条纹。
图4-27还阐明了位于照相机像空间之光束的简单作图法，应用此法同样也可以做出其他屈光状态的示意图。首先得知瞳孔像是通过已知距离W（屈光度）加已知的照相机镜头屈光度F所形成（W+F），瞳孔像的边缘H′和J′也必定位于通过照相机镜头光心S而未偏离的H和J之像平面。其次，由于光线JU1′H′的相交点即可求出第二个网膜像点的U2′。同理，另一个网膜像点也可求得。由光线E J′U2′，GH V2′和SJ V2′可求出照片平面的圆形朦像直径j：
J=-gw/(F+W+E)

上式中E为照相机对瞳孔平面的离焦量。朦像直径须由两式得出的J值中绝对值较大者来决定。
正像Howland指出的那样，上述这些分析已作了许多简化：①导光纤维的顶端被看做是一个点光源。②光源和照相机平面被看做是重合一致的。③从眼底返回的光线被导光纤维顶端阻挡的可能性也被忽略了。④返回光线进入照相机的光束被看做是平行的，即照相机与被检者的距离被看做是无穷远。⑤照相机至被检者的距离与被检者瞳孔直径相经是相当大的。
Howland最初的实验已证明按上述公式计算的结果与实际结果有些出入，近年来，人们已使用电子计算机对摄影验光进行光路追迹，如Howland应用一种称为MACSYMA的电子计算机程序和模型眼对摄影验光进行光路追迹，并以实际结果加以校正，得出经验计算方法，从而得到了更精确的结果。
2、正交摄影验光与各向同性摄影光不同的只是在照相机镜头前加了四块+1.50Dc的扇形平凸柱镜。所以当光源照亮被检者眼底时，返回光线经四块平凸柱镜及相机镜头后在胶片平面上得到的不是圆形朦像，而是一个十字形的星形像。
图4-28为正交摄影验光的柱镜装置图。被检者眼睛聚焦在照相机平面之前或后，导光纤维顶端的像经眼睛后聚焦在视网膜之前或后，从网膜朦像返回的光线（即虚光线）落在四块平凸柱镜上，并在胶片平面被成像为十字星形。十字星臂的长度与相应子午线上的离焦程度以及瞳孔大小成一定比例，当被检眼聚焦在照相机平面时，在网膜上将形成一个清晰的导光纤维顶端像。

（二）偏心摄影验光的光学原理
图4-29所示为偏心摄影验光的光学原理，图4-29（A）表示被检眼为近视，图4-29（B）表示远视。F为照明光源，C为接收镜头，FC=h。

从光源F发出光线，经过被检眼整个瞳孔P进入眼底；从眼底漫反射的光线，也经过整个瞳孔P，向着远点平面R′与照明光线的交点会聚，只要瞳孔上任何一点与R′上任一交点的连线能通过C点。相机即能摄下瞳孔发亮区。根据几何原理作图，近视眼从瞳孔上方发出来的光线，进入C点。从而摄影底片记录了瞳孔上方发亮区（图4-29（A））；而远视眼恰恰相反，从瞳孔下方出来的光线，进入C点。从而记录了瞳孔下方发亮区（图4-29（B））。
令瞳孔暗区的高度为P′（暗区位于上方为正值，下方为负值）；r为被检眼远点距离；R为屈光不正度（负值为近视，正值为远视）；d为检查距离（单位为m），则从上式可以定量测量屈光不正度。

（三）Hirschberg试验和Brückner试验
Hirschberg根据角膜反光点偏离位置来确定眼位偏斜性质和偏斜程度，如角膜反光点位于瞳孔缘，则偏斜度约为10°～15°；位于瞳孔缘与角膜缘中间约为25°～30°；位于角膜缘处，则为45°。Brückner试验是Hirschberg试验的进一步发展。它除了包括Hirschberg法的内容之外，还通过观察眼底反光的强弱、颜色、大小等信息来判断有否眼位偏斜。Brückner认为，由于黄斑中心凹处色素较多，故反光显得较弱，而偏离黄斑部的眼底反光因色素较少而增强。因此，斜视患者的固视眼眼底反光比非固视眼眼底反光要弱，还可通过观察瞳孔大小、瞳孔反应以及某一侧眼的连续照明后的注视运动来判断弱视眼的存在，Andrea、Cibis、Tongue等认为这是检查弱视非常有效的方法。其他如屈光参差、瞳孔不等大、眼屈光媒介混浊和后极部肿瘤均能引起眼底反光的改变而使两眼眼底反光不同。该法对戴镜或手术后残留的微小角斜视的检出尤为敏感。Von Brückner所用的器械为一高强度电检眼镜，而摄影验光是用电子闪光灯作为照明光源，并以照相的形式永久地将结果记录下来。

三、摄影验光的优点
自从1974年Howland首创摄影验光这一新方法以来，经过近20年的发展，已逐渐为国内外眼科医生、公共卫生工作者认识和接受，并得到了广泛的应用。与现有的各种验光方法相比，摄影验光具有以下特点：
1、易于接受由于本检查方法为非接触式，同时本仪器以人们熟悉的照相机、闪光灯形式出现，故不会对被检儿童产生心理压力。
2、不需合作此法在被检者注视相机镜头的瞬间揿下快门即完成全部检查。
3、简单易行摄影验光所需的器械中，照相机往往是主体，所以器械的体积小而灵巧，全部器械拆卸后可装入手提包中。所需的检查环境要求也不高，一般约2m×1.5m的地方，布置成半暗室就可使用，这无疑为在规模普查带来方便。
4、一次检查可同时获得双眼的双种信息，即不仅能检出屈光不正、斜视，尚能检出如上睑下垂、牛眼、小角膜、瞳孔不等大和白内障等其他眼部异常。
5、操作方便因摄影验光的操作过程与一般的摄影无太大差异，故一般幼教人员也能掌握，据报道有人曾让幼儿教师操作器械检查儿童，结果与专业人员检查无明显不同。
6、经济、省时一般可用普通的21～27DIN黑白胶卷作为摄影验光记录之用，而且分辨力高，经济易得。据报道大约20秒钟时间就可检查1名儿童。
7、留下眼部情况永久客观的记录，可作为健康档案保存。

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责任编辑：peijingshi

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