本期导言 大家知道,OK镜是用于夜间佩戴控制近视度数增长或者提高日间裸眼视力的,但在有些情况下,比如近视度数较高,角膜较平,通过夜间塑形后无法达到日间良好的裸眼视力,有些医生会建议患者日间佩戴。
那么,把补偿光度做在镜片前表面,确保患者日戴的视力清晰,这种情况对近视控制有效吗?
咱们就从理论上分析一下:
目前ok镜控制近视的原理还是基于周边离焦,我们可以通过地形图来测试镜片的前表面,观察其表面特性,从而推断配戴后的控制效果。
OK镜测试实验
常规设计OK镜对比
测试相关介绍
本次测试选取的镜片品牌包括:阿尔法、露晰得、梦戴维、CRT、欧几里德、普诺瞳,其中有几个品牌包含常规片和散光片,然后增加一个常规RGP和多焦RGP作为对照,共计13种,做了编号如下:

测量仪器:使用medmont角膜地形图,镜片在离体状态,干燥环境测试。

镜片前表面形态和参数
以上为6个品牌ok镜的常规设计(非环曲面),大家可以看到水平径有效测量范围大概10~11mm,垂直径大概9~10mm,镜片的前表面依然保持着ok镜特有的放大版的“牛眼”征,镜片中心区曲率低平,外围有一圈“反转弧”,总体形态对称,∆k均小于0.2D,其中,5号上方有个“缺口”,经过检查发现是激光标识,6号和10号缺少“反转弧”外的“定位弧”和“周边弧”,6号周边反复多次均无法测出数据(后文解释原因)。
所有图形显示均设置为统一色度标尺,所以大家可以通过色彩感知到不同品牌的曲率,6号10号周边部比较陡,8号整体比较低平(各品牌选取的都是接近的参数)。

横断面的曲率曲线图
通过下方曲线可以看到,镜片前表面光学区均为球面或接近球面,前表面的光学区直径各品牌略有不同,6号最大,约6.5mm,10号最小,约4.5mm,其他均在5~6mm之间,其中1/4/5/8号均有反转弧“高峰”,猜测前表面处理方式可能为“厚度限定”或者基弧区和周边为两个不同曲率的球面做了衔接,衔接处理的方式各不相同。
其中有两个品牌比较特别,一个是6号,边缘数据无法获取,可能和其定位弧切线设计有关。
为了验证地形图是否无法测量平面或斜面,我们对平面尺(塑料材质)做了测试:

数据很难捕获,也无法测量曲率(数值无限大)。另外一个比较特别的品牌是10号,基弧区之外貌似直接衔接了一个更高曲率的球面。这两种品牌前表面均没有典型的反转弧形态,周边处理与其他品牌不同。
环曲面设计OK镜对比
然后我们再来看几个图:

镜片的前表面
大家会发现,后表面的环曲设计,多数在前表面也能检测到散光(看图形下方∆k数值),无论基弧区、反转弧还是定位弧区(除了7号)。
2号是散光100的设计,前表面可以检测到∆k=1.01D;
3号(和1号、2号是同一品牌)散光200设计,前表面∆k=1.83D;
7号是75um高差,前表面未检测出散光;
9号散光100设计,前表面∆k=0.51D;
11号散光150设计,检测∆k=1.01D。
问:
根据现有信息,环曲面设计的镜片在基弧区也是球面的,而且镜片在加工时前表面多数采用球面处理,那为什么后表面周边的环曲设计会在前表面光学区检测出散光?
我能想到的可能原因有两个:
1.镜片加工之后,由于力的传导,使周边环曲影响到了基弧区,也影响到了前表面。
2.本试验测试用镜片均为试戴片,已使用较长时间,不排除有变形可能。
镜片前表面散光的存在或许也是环曲试戴片戴镜验光经常会发现有残余散光的原因?
Part 3 同品牌不同设计对比
我们再选取其中两个品牌,用相对高度图观察一下区别:

1号镜片的相对高度图
下方左图是6号镜片(无散光)的相对高度图,右图是6号镜片的75um高差环曲设计。

6号镜片的相对高度图
OK镜测验总结
上面我们分析了不同品牌OK镜片前表面的特性,总结下来就是:常规设计的镜片光学区均为球面,散光设计前表面多数也会有散光,切线设计的品牌对前表面散光的控制更好些。光学区周边均衔接均有曲率增高的“反转弧”部分。
那我们看看RGP的前表面是什么形态呢?
RGP测试实验
我们选取了一款非球面设计的RGP。

13号RGP的前表面和曲率图
从右图下方的曲率曲线的图可以看到:光学区宽大,接近7mm,镜片中心区接近球面(曲率恒定),旁中心向下(光学区周边的曲率降低),有非球面特性(和角膜形态吻合),但理论上会形成周边远视性离焦。

12号RGP的前表面和曲率图
上图我们又测试了某品牌多焦RGP,从曲率剖面图可以看到光学区周边明显变陡(近视性离焦,离焦量9D左右)。
那正常人眼的角膜形态如何呢?

我们随机选取了一位测试者数据,从图中可以看出,正常角膜是一个从中心到周边逐渐变平的非球面,与传统认知吻合。再看一下正常角膜佩戴过OK镜之后的形态:

我们选取了两个典型代表,角膜中央区呈“平底锅”或“尖底锅”形态,大概在中央3mm内开始出现周边离焦。
本期测试总结
通过以上数据,我们做个分析和总结:
角膜塑形镜前表面也存在周边离焦,但中央光学区较大范围均为球面,离焦出现的区域比较周边(5mm外),以正常瞳孔3~5mm推算,日戴OK镜在视网膜上形成的周边离焦量应该非常小。而塑形后的角膜呈现较小的球面光学区,离焦靠近瞳孔(3mm内就已经出现)。
人眼角膜本身存在明显的周边远视性离焦(周边变平),因此即使是佩戴RGP(球面)可能也会有一定的效果。日间佩戴OK镜,由于球面光学区较大,离焦环较远,估计近视控制效果与普通球面RGP接近或稍好,但肯定不如离焦RGP或夜戴OK镜。
作者有话说
本文基于测试结果分析,没有任何品牌商业利益关系。近视控制的机理目前还未完全明确,理论上的周边离焦分析并不代表实际佩戴的效果,本文未做任何结论承诺。
感谢帮忙做镜片测试的于小博和赵漫丽两位同事,感谢你们的热情帮助!期待以后可以一起在视光路上携手并进!