目前,人眼像差矫正方式分为非手术矫正和手术矫正两类:前者为采用除临床手术之外的方式,如配镜、物理疗法和药物等,治疗、恢复或提高视觉功能的方法;后者为采用临床手术方式,如人工晶体植入和激光手术等。非手术和手术矫正方式各有优缺点,均拥有广大受众。
非手术方式具有安全、经济负担轻、可根据视力变化多次更换眼镜等优点,但其存在只能矫正低阶像差(远视或近视,散光),镜片的度数不连续,不能提供精准的矫正度数等缺点。手术方式具有矫正准确和生活方便等优点,但也存在术后效果不确定性高、安全风险大和经济负担重等不足。
完美的人眼像差矫正方法非手术矫正和手术矫正各有优缺点,那么是否存在完美的人眼像差矫正方法呢?答案是有。
这就是基于自适应光学(AO)技术的人眼像差个性化精准矫正方法。在介绍它之前,先来了解一下AO技术的原理。AO技术起源于天文观测领域,用于实时测量和矫正大气扰动引起的波前畸变,使人类能够清晰地观察天体和空中目标。人眼像差也是一种波前畸变,因此美国罗彻斯特大学的威廉姆斯等人于1997年把AO技术引入到人眼领域。
利用AO技术来矫正因光瞳扩大而产生的像差,使分辨率达到了2微米水平,人类首次观察到了活体人眼视网膜的细胞图像。此后,AO技术就成为了人眼高分辨率观察必不可少的技术手段。1999年,中国科学院光电技术研究所实现了基于AO技术的活体人眼视细胞成像。
基于AO技术的人眼像差个性化精准矫正,是利用AO技术测得精确像差,经计算后获得像差矫正所需的复杂任意面形,再把该面形制作到眼镜、接触镜、人工晶体等矫正器上,还可以通过波前像差引导技术在角膜上加工出该面形。由于测得的像差是患者本人的,据此产生的矫正器也是专门针对患者本人制作的。因此,该方法是一种个性化、高精度的定制化服务,能获得最佳的视觉效果。
由于视觉效果是客观生理作用与主观感受相结合的结果,并非矫正全部像差才能获得最佳视觉体验,因此个性化矫正还应考虑个体的主观感受,这可通过视觉仿真器来实现。视觉仿真器也是一种AO技术,可选择矫正不同的像差项和矫正量的多少,通过客观像差测量和主观感受相结合,找到个体的最佳视觉体验,此时的像差矫正情况,即矫正器面形,就是此人的最佳视力矫正处方。
通过前面对非手术矫正和手术矫正的对比分析可知,基于AO技术的非手术矫正方式,即把矫正面形加工在眼镜或接触镜上,具有安全、个性化、精确矫正全部像差和可多次更换等特点,是更完美的人眼像差矫正方法。但是,要实现这一目标,目前还面临一些挑战,主要是矫正器的制作工艺还不太成熟。以眼镜为例,为矫正离焦,需把镜片表面加工成球面;为矫正散光,需加工成柱面;为同时矫正离焦和散光,需加工成球面和柱面的叠加。
大家可以想象一下,为了矫正包含低阶和高阶在内的全部像差,镜片表面需加工成什么面形?该面形需加工在对应光线进入眼睛的中心区域约6~8毫米的圆内、加工精度需达10纳米量级,制作难度相当高。
“完美视力”离普通人还有多远当前视力矫正存在的问题和大量的市场需求,正推动着包括学术、行业、政府组织和商业机构等在内的全链条联动,这是完美像差矫正能走向普通人生活的基础。
但是,完美像差矫正还需多久才能走进日常生活,主要取决于制作水平、商业模式和市场售价等因素。在制作方面,已有很多机构在开展个性化高阶像差矫正样片的研发工作,例如,罗彻斯特大学的隐形眼镜、博士伦的位相片和中国科学院光电技术研究所的人工晶体。目前,人们主要采用曝光刻蚀、微加工和注塑等方式制作矫正面形。
随着超高精密加工业的发展和3D打印等新技术的推广应用,制作出完美矫正人眼像差所需的眼镜和接触镜等产品,已指日可待。
商业模式方面,由于加工设施昂贵和技术难度高,制作只能集中在工厂进行。眼镜门店和眼科医院等只需配置像差测量仪,把测得的患者像差信息传递给工厂进行镜片制作,完成后再返回门店或医院加装镜架。这是一种定制服务,且需要一定的等待时间,和目前的立等可取不同。
不过,此类商业模式目前已不少见,能为消费者所接受。在售价方面,估计初期会远高于普通眼镜,但会低于手术矫正方式。随着量产、工艺进步和市场成熟等因素的不断发展,产品售价必然会逐渐平民化,使其最终成为普通老百姓的日常用品。
视力问题已成为一个社会问题,需各行各业的共同努力才能解决。随着科技的不断发展,人类一定能够解决好人眼像差这个“缺陷”。基于AO技术的人眼像差个性化精准矫正方法的出现,更是为此问题的解决提供了一种完美的解决方案。相信在不久的将来,人类就可以拥有这样的完美视力矫正产品,能够看清美丽世界的更多细节,拥有更加美好的生活。