[发明专利]角膜地形诊断的角膜像散分析方法

说明书

一种角膜地形诊断的角膜像散分析方法，根据眼前节生物测量设备获取的角膜离散点高度数据，利用高次多项式对测量数据进行拟合并精确重构角膜面型，通过求解角膜曲面的一阶、二阶偏导并结合微分几何原理，计算出角膜各点的两个主曲率及其正交方位，将主曲率的差异转化为角膜屈光力差异并作为角膜像散，以主曲率的方位表示像散的轴向。本发明涉及的分析方法适用于任意的连续的角膜地形，包括病变的或术后的角膜，既可以计算整体角膜的规则散光，又能定量评估局部角膜的非规则散光，有助于角膜疾病的临床诊断及诊疗后的角膜屈光评估。

技术领域：

本发明涉及角膜地形与光学性能技术领域，具体涉及一种角膜地形诊断的角膜像散分析方法。

背景技术：

人眼的屈光不正包括近视、远视与散光，其中散光又根据角膜主子午线的最大和最小曲率经线是否正交，分为规则性散光与非规则性散光。角膜屈光力约占全眼屈光系统的70％，角膜屈光力主要取决于角膜前表面。角膜疾病或者角膜屈光手术都有可能引起角膜形态变化，在病变或者手术区域造成局部的非规则散光，严重的将会影响视觉质量。因此，眼科医生需要利用眼前节生物测量设备检测的角膜地形数据，对角膜形态与成像质量进行针对性的判断与分析。临床上的角膜地形图可以为眼科医生提供角膜屈光力分布和角膜整体的规则散光，无法提供角膜的像散分布及其对应的轴向信息，不适合进行非规则散光的定量评估。

角膜像散是由角膜曲面的两个主曲率之差来决定的，角膜表面任意一点的曲面位置上都存在两个主曲率，它们分别是过曲面该点法线的主平面与角膜相交形成的最大曲率与最小曲率，且两者方向相互垂直，主曲率的大小与方向通过微分几何的数学理论进行求解，因此，角膜曲面各点位置上的主曲率之差和曲率方向可以全面描述角膜表面的像散分布情况，像散分布的不规律性直观地反映出角膜的非规则散光特性。

发明内容：

为了解决现有技术的缺陷，本发明提出了一种角膜地形诊断的角膜像散分析方法，对角膜面型的表达式进行二阶微分运算，根据微分几何计算方法求解角膜表面各点的两个主曲率，转化为角膜的像散分布及其方位角信息，可以用于角膜规则散光与非规则散光分析。本发明涉及的方法适用于任意的连续的角膜形态，包括病变的以及术后的角膜，可以对整体角膜的规则散光和局部角膜的非规则散光进行评估，有助于角膜疾病的临床诊断及角膜屈光手术的效果评估。

本发明采用的技术解决方案是：一种角膜地形诊断的角膜像散分析方法，所述的角膜像散分析方法包括以下步骤：

(1)利用高次多项式对角膜离散点高度数据进行拟合并精确重构角膜面型；

(2)通过求解角膜曲面的一阶、二阶偏导并结合微分几何原理获得角膜各点的两个主曲率及其正交方位；

(3)将主曲率转化为对应的角膜屈光力与角膜像散，以角膜像散及其轴向表示角膜的非规则散光；

(4)将角膜屈光力转化为屈光力矢量；

(5)在孔径范围内，计算屈光力矢量中各个分量的加权均值得到角膜的规则散光数值。

所述的Zernike多项式的径向阶数要超过16阶，角膜面型的拟合误差RMS值要小于0.35μm。

所述的角膜面型各点处的两个主曲率是指该点的法线面与角膜曲面相交所形成的截面曲线中最大曲率κ₁和最小曲率κ₂，所述的最大曲率κ₁和最小曲率κ₂方向正交。

所述的主曲率是通过求解以下一元二次方程来实现：

(EG-F²)κ²-(EN+GL-2FM)κ+(LN-M²)＝0；其中，S_x、S_y是角膜曲面的一阶偏导，S_xx、S_yy和S_xy是角膜曲面的二阶偏导，