球面像差是人眼波前像差的术语，当考虑光学矫正治疗近视进展时，你可能会遇到。在这篇文章中，我将深入探讨球面像差(SA)以及为什么它经常出现在近视控制文献中。如果你需要关于波前像差如何计算和解释的背景知识，你可能想看看我的理解眼波前像差首先文章。
球面像差的泽尼克表示
泽尼克多项式描述了一种数学结构，它被证明非常适合描述波前剖面，并允许将它们分解成独立的像差分量。如果你不熟悉泽尼克符号，可以看看我的理解眼波前像差职位。SA的泽尼克表示法是一个倒置的唇形碗(见下面的左图)，在波前内SA形状的数量由形成波前的光的波长单位的加权数描述。形状可以通过给权重一个负号来反转(见下图)。
球差的光学效应
球差的光学效应是随着离光轴的距离增加，周边近轴(平行于光轴的入射光)光线相对于中心光线的折射量增大或减小。在SA阳性的情况下(正常人眼)，外旁轴射线的折射量大于中心射线。相反的情况是阴性SA(见理解眼波前像差对于负值像差的解释)，更多的周边旁轴光线被比中心光线更少的折射。与“光学完美”系统相比，这两种情况的结果都是导致点光源物体的焦点纵向扩散(见下图)。
正常人眼的球面像差
在正常人眼中，SA是最具代表性的眼像差，5mm瞳孔的均值为+0.08±0.07µm (1)， 6mm瞳孔直径的均值为+0.1±0.1µm(2-4)。5mm瞳孔(1)的+0.12±0.04µm和6mm瞳孔(5)的+0.28±0.09µm提供了大部分眼睛固有的球差，5mm瞳孔(1)的晶状体贡献-0.01±0.07µm，部分平衡了眼球固有球差。当眼睛进行调节时，5mm瞳孔的晶状体对SA的负贡献平均每调节屈光度增加-0.04µm(6)，这使得正常眼睛的SA从静止时的正SA状态转变为随着调节的增加而增加的负SA状态。对于任何生物测量，每个人的眼睛当然都有相当大的差异，上面所述的值表示从研究参与者收集的平均数据。
为什么球差“可能”是控制近视的重要措施
许多动物研究表明，光学离焦和近视进展之间存在明确的关系，视网膜后方的图像聚焦“远视离焦”被证明会加速眼睛的生长，而相反的情况是，视网膜前方的图像聚焦“近视离焦”被证明会减缓眼睛的生长。你需要生活在一个岩石没有听说过外围散焦现象,它已被证明,再次在动物实验中,促进近视散焦现象只是在视网膜周边地区,同时保持良好的专注在黄斑(相对周边近视)也减缓了近视眼的增长。为提供同样效果而设计的光学设备在减缓人类近视进展方面已经证明了良好的功效。
然而，我们也需要记住，人类的视觉系统是非常复杂的，而人眼聚焦系统也是非常复杂的。平均而言，我们的眼睛倾向于有一定程度的聚焦滞后当我们看物体时，系统的光学聚焦落后于黄斑，这本质上就是我刚刚描述的远视离焦，这在动物研究中被证明会加速近视的进展。这种焦点的滞后通常被描述为调节的滞后，因为在距离屈光矫正的非老花眼中，是调节控制视网膜焦点的位置。科学家们仍在考虑调节的滞后是否是近视进展的一个因素，然而，它很好地将我们带到了SA的话题上，因为如上所述，增加SA会增加焦点的深度，从而提供了一种可能的光学解决方案来补偿调节的滞后。
相对于中心折光功率，增加光学系统的周边折光功率会导致更多的周边近轴光线聚焦在更前方，而不是更靠近光轴的近轴光线(见下图)。这增加了纵向聚焦范围，如果用波前传感器测量，会显示出正向SA的增加。
底层概念在这里当应用于近视管理从而增加SA和景深应该帮助抵消住宿滞后的不利影响——系统仍然可以聚焦滞后但增加传播的图像集中原因更多周边近轴光线集中在前面,也就是说，更近视(见下图)。这是一种平衡，通过增加SA来延长聚焦深度也会降低图像的整体清晰度——过多的SA和图像质量会降低到无论调节状态如何都难以处理的模糊点。这个平衡问题是多焦点隐形眼镜设计者的一个难题，他们试图采用或部分采用SA来增加清晰焦点的范围，以允许同时距离和近焦点。如果你感兴趣，你可以多读一些球差和调节通过链接。
中心距多病灶的隐形眼镜和角膜矫正术都证明疗效近视的进展放缓,这很大程度上归因于这样一个事实:他们诱导相对外围近视的散焦,记得从上面,在动物研究中,外围近视散焦近视眼增长缓慢。然而，同样的光学轮廓也增加了正SA——透镜的相对外围聚焦特性的变化和由透镜引起的SA本质上是联系在一起的——不能在不影响另一个的情况下操纵一个。
这是否意味着SA阳性而不是相对周围近视是导致近视进展缓慢的主要因素?我不确定现在是否知道。周围屈光理论有更多的研究，但有越来越多的研究正在发表，调查SA在近视管理中的影响，这就是为什么至少对SA有一些了解，以及它如何可能应用于近视管理是有用的。
神话的地沟油
声明:正球面像差对近视的发展有保护作用
我在各种不同的情况下听到过这种说法几次，这似乎得到了重视，因为角膜塑形术和中心距离多焦点隐形眼镜增加了SA阳性。我们的思路似乎是，这些隐形眼镜类型会导致SA阳性，它们也被证明可以减缓近视的进展，因此SA阳性的增加对减缓近视的进展是一件好事，因此它必须是保护性的。
确实，许多光学设备在减缓近视进展方面显示有效，也诱导正向SA转移。然而，说这意味着后者是前者的原因，这落入了人们从相关性推断的偏见中。举例来说，冰淇淋销量和更热的晴天通常是相关的，在更热的日子冰淇淋销量会增加，但这种关联并不意味着人们可以通过吃更多的冰淇淋就能把雨天变成晴天。同样，由近视控制装置引起的SA增加并不一定意味着可以防止近视进展。
一些未来的研究可能会很好地显示出一种因果关系，因此具有保护作用，但在此之前，假设SA阳性增加单独就能预防近视进展是危险的。
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关于保罗
保罗•吉福德博士他是澳大利亚布里斯班的研究科学家和行业创新者，也是Myopia Profile的联合创始人。
参考文献
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