2008年7月24日 星期四

什麼是近視100度?(The Severity of Myopia)

近視100度代表的是一種屈光不正。

眼球是一種屈光構造,目的在於讓外界的影像在視網膜上成象。光線被折射後,無法準確的落在視網膜上成像就是屈光不正。

近視100度代表的屈光不正,需要一個屈光度的凹透鏡矯正(精確的說法,應是負一個屈光度)。近視500度代表的屈光不正,需要五個屈光度的凹透鏡矯正(精確的說法,應是負五個屈光度)。

近視度數愈大,就需要屈光力愈強的鏡片來矯正。而俗稱的近視度數除以100,就是所需鏡片的屈光度。

屈光度的英文是Diopter。一個屈光度即代表1Diopter。那麼1 Diopter是什麼意思呢?(Diopter的簡寫是D)

我們可以先從凸透鏡看起。


如上圖所示,凸透鏡的功能在讓光線收聚。平行光通過凸透鏡後,在其後方聚焦。從鏡片中心到焦點的距離,即為焦距。(如圖中粗紅線所示。)

一個收聚光線能力愈強的凸透鏡,光線會被屈折得愈厲害,會更快聚焦,所以有較短的焦距。

所以就是,度數愈高的凸透鏡,其焦距愈短。

我們回到Diopter的問題。一個有著1Diopter屈光度的凸透鏡,其焦距為100公分。2 Diopter的凸透鏡則是50公分。4 Diopter則是25公分。Diopter的數字愈大,焦距愈短,鏡片的聚光能力愈強。關係式是,焦距為100cm除以Diopter數。

再來我們可以看凹透鏡。


如上圖所示,凹透鏡的功能在於發散光線,平行光通過凹透鏡後,會被發散出去。我們將發散出去的光線,向後延伸得一交差點,該點即為凹透靜的焦點。焦距則是焦點到鏡片中心的距離(如圖中粗紅線所示)。凹透鏡的發散能力愈強,它的焦點離鏡片中心愈近。與凸透鏡不同的是,凹透鏡的焦距是負數。

一個有著-1Diopter屈光度的凹透鏡,其焦距為-100公分。-2 Diopter的凹透鏡則是-50公分。-4 Diopter則是-25公分。Diopter的數字愈大(絕對值愈大),焦點離鏡片中心愈近,鏡片的發散能力愈強。關係式仍是,焦距為100cm除以Diopter數。

其實在光學上,一個鏡片的度數寫-4Diopter,這個負號即代表該鏡片是發散光線的,譬如凹透鏡。鏡片度數寫+4 Diopter,正號即代表該鏡片是聚光的,譬如凸透鏡。

所以近視100度的意思就是,這個眼睛的屈光不正,需要度數為-1Diopter的凹透鏡來進行矯正。

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2008年7月23日 星期三

角膜的構造(The Structure of Cornea)

角膜是眼球最前面的部份,與水晶體構成眼球的兩個屈光構造(屈光就是讓光線折射)。正常狀況下,角膜是清徹透明的。當我們看一個人的眼睛,所謂亞洲人的黑眼珠和西方人的藍眼珠,這個藍或黑的顏色,都是瞳孔週圍虹彩(Iris)的顏色。人類,不論是何人種,角膜都是透明無色的。



角膜中央部份較薄,約有半公厘(0.5mm)的厚度,旁邊較厚,可達0.7mm。

角膜提供眼睛約43D的光線屈折力。(精確的說,是角膜的前表面與淚膜,提供48D的屈折力,角膜的後表面,則是-5D的屈折力,整體合併起來,是48-5,等於43D的屈折力。1D代表讓平行光在鏡片後100公分處聚焦的能力。(關於D也就是Diopter的詳細解說,可見什麼是近視100度?一文)

角膜共分五層,分別是表皮(Epithelium)、柏曼氏層(Bowman’s layer)、基質(Stroma)、戴氏膜(Descemet’s membrane)與內皮(Endothelium)。


表皮是角膜最前方的構造,由底部到表面,分別是柱狀細胞(Columnar cells)、翼狀細胞(Wing cells)、與表面細胞(Surface cells)。就像皮膚一樣,表皮是一不斷更新的表面。最表面的表面細胞老化脫落之後,由下方的細胞補位。表皮的幹細胞位在角膜與鞏膜交界處的輪狀部(Limbus)。當輪狀部的幹細胞大量死亡時,譬如化學灼傷,會造成難以癒合的角膜表皮傷口。

柏曼氏層是位於表皮和基質間的一強韌構造,厚度僅8到14微米(Micormeter,一公厘的千分之一。)

基質是角膜最厚的構造,約佔整體厚度的90%。基質有三個組成分子,包括膠原蛋白纖維(Collagen fibrils)、角膜細胞(Keratocytes)與細胞間質(Ground substance)。大小一致,規則排列的膠原蛋白纖維使角膜具有透明的特性。角膜細胞則負責生成膠原蛋白。一個角膜約有240萬個角膜細胞。

戴氏膜是內皮細胞的基底層(Basal lamina)。角膜內皮細胞即付著在戴氏膜之上。

內皮是由單層的內皮細胞構成。內皮細胞對於維持角膜的含水量至為重要。當內皮細胞數量不足或功能喪失,會使得角膜水腫、變得不透明,進而嚴重妨害視力。


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泡性角結膜炎---Phlyctenulosis

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2008年7月22日 星期二

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什麼是準分子雷射?(What is Excimer Laser?)

準分子雷射的發展與應用,是一典型的異業合作範例。

光蝕刻是一種電子業的薄型原件加工技術。利用雷射光,可以在物料上面進行細致的刻蝕。1980年代,IBM工程師Srinivasan正在研究氬氟雷射(Argon-Fluoride Laser)在光蝕刻方面的應用。

氬氟雷射即是一種準分子雷射。準分子雷射的英文是Excimer Laser,而Excimer這個字是Excited Dimer的合併。Excited Dimer即是被激發的二聚物,這個”二”指的正是氬和氟。

在產生雷射的過程中,高壓電流通過氬氟混合氣體,會短暫的激發這兩個元素,使之形成一高能的不穩定二聚物,此高能二聚物相當不穩定,不是一個可以穩定存在的分子,故稱”準分子”。這個二聚物會放出能量,以氬氟準分子為例,其放出的能量形態就是雷射光。準分子雷射之名即由此而來。

氬氟雷射的波長是193奈米(nm)。一奈米是一公厘的百萬分之一。這個波長屬於遠紫外光(Far UV)的範圍。也就是說,這個雷射不是肉眼可見的。

當時哥倫比亞大學的眼科醫師Trokel發現了這種雷射的眼科應用。簡言之,他發現了一種新的雷射與人體組織間的交互作用,Photoablation。

簡單的說,Photoablation就是雷射打到角膜那裡,那裡就被汽化消失,而對旁邊組織的傷害相當微小。準分子雷射有這個作用的主要原因在於角膜對於波長193nm的光束有極佳的吸收係數(Absorption coefficient)。單一雷射光子,就可以打斷角膜主要成份膠原蛋白的骨架結構(這個骨架由碳碳鍵與碳氮鍵組成)。這個特性,讓準分子雷射可以精確的切削角膜。

Trokel醫師不僅發現了這個作用,而且他也看見了運用此雷射光改變角膜彎曲度,進而矯正人類屈光異常,包括近視、散光與遠視的可能潛力。

1983年Trokel在美國眼科醫學雜誌(American Journal of Ophthalmology)發表了"Excimer Laser Surgery of the Cornea,"一文後,一個重大的眼科進展就此展開。

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