近用視力分析及矯正

文 齊 備

上海齊備視光學研究所

1 近用視力略論

1.1 近視力的定義

雞鳴破曉，日出東方，一覺夢回，雙眼微啟，每一個人都看見了人間萬物，因為陽光照耀在眼前每一件物體上，發光體或者反光體都能在人眼的視網膜上成像，被人們所看見并感受。晨起的第一件事也許是戴上眼鏡，也許是看時鐘，然后是穿衣穿鞋、洗臉刷牙、對鏡梳妝、剃須修面，享用早餐，然而有誰想到你無時無刻不在使用近用視力呢？人自出生以來，就能時時刻刻看見遠遠近近、林林總總、大大小小的想看的或不想看的各種事物和現象，然而有誰想過你看到的目標有遠有近、有前有后，你的視覺功能可分為遠視力和近視力呢？

黃昏日暮，夕陽西下，年近半百，燈下秉讀，人們開始體會了什么是近視力。戴一副老花鏡，眼前的電腦屏幕、手機或電子書頓時變得明亮清晰，宛若水洗。近讀之余，舉目四顧，一時朦朧飄渺，摘下老花鏡，遠處的景物原形立現，細節分明，于是人們進一步感受了什么是遠視力。其實目標無分遠近，視力同樣并無遠近，因為無限遠的目標你是看不見的，你能看到的目標只有相對你的距離遠近不同，何謂之遠？又孰稱為近？只是在長期的視光學研究中發現：人眼在注視5m以外的目標物，看近時所發生的生理反應很小，甚至可以忽略，因此將注視5m以外目標物的視力定義為遠視力，注視5m以內目標物的視力就定義為近視力。

1.2 近視力的生理概述

遠視力和近視力有何不同呢？在注視近目標時，雙眼會產生一系列生理反應，至少包括調節、集合、瞳孔縮小等，近目標影像則發生尺寸大小、顏色和清晰度、視差和像差等變化。

(1）光與視覺 人的眼睛之所以能解讀宇宙，是因為視細胞具有感光功能，視細胞上的光敏化學物質將光的能量轉換成生物電能，經由視路傳導至中樞的視覺分析器，使人感受到光的存在。發光體（luminary）分為光源和反光介質兩大類，自身可發光的物質稱為光源 (illuminant），能不同程度地將光源所發出的光反射的物質稱為反光介質（reflect medium）。自然界能夠自身發光的物質很少，主要是太陽和電燈等，人眼所看到的目標物絕大多數是反光介質。

將反光介質適當放大，發現所有的反光介質目標物都是由無數個反光點點陣而組成的。若將每一個反光點看作一個點狀光源，點狀光源發出的光即形成以光源為中心的同心球面，稱為波陣面（wavefront），光線（light）實質上是垂直切割波陣面的直線，距離點光源近的波陣面很彎，距離點光源遠的波振面則接近于平面（圖1-1）。

圖1-1 近波陣面遠波陣面的對照

相鄰的若干光線的組合稱為光束，相鄰光線走向分散的光束稱為散開光束（divergence light beam），任何發光體所發出的光都應該是散開光束，由于距離發光體近的波陣面很彎，垂直切割波陣面的直線呈分散狀態，故視光學稱距離發光體5m以內的光束為散開光束。而無限遠的光源發出的光線，例如太陽光線的散開屬性幾乎可以忽略，因此將太陽光近似地看成平行光線。距離發光體5m以外相鄰光線的分散性質漸弱，因此同樣可以忽略其分散性質，稱之為平行光束（圖1-2）。相鄰光線永不相交的光束稱為平行光束（parallel light beam）。

相鄰光線向空間目標會聚的光束稱為集合光束（convergence light beam）。自然界不存在天然的集合光束，只有通過凹面鏡和凸透鏡才可能獲得集合光束。

圖1-2 散開光束與平行光束的對照

(2）眼的屈光系統維持良好視覺的基本條件包括眼屈光系統的透明，可容許目標物發出的光線通過；目標物光線經眼屈光系統會聚后所成的影像恰好與視網膜相重合；視網膜、視路和視中樞等視覺分析器具備正常功能，能夠將影像所傳達的生物光電信息準確地還原為視覺感受。影響近視力的主要因素為眼屈光系統對于近目標光線的會聚量能否使近目標影像與視網膜銜接。

眼的屈光系統由角膜、房水、晶狀體和玻璃體等屈光介質組成，其中起到屈光作用的主要為角膜（cornea）、房水（aqueous humor）和晶狀體（lens）。

角膜的厚度很薄，約為0.5mm左右，前后表面近似平行弧面，光線通過角膜幾乎不折射，僅發生移位，角膜的主要屈光作用有賴于藉自身的彎曲包容房水，形成平凸透鏡，產生約40.00D～45.00D屈光焦力，約占眼的總屈光焦力的70%～75%（圖1-3）。

圖1-3 角膜的屈光

角膜的屈光焦力可計算如下：

式中D為角膜焦力，r為角膜的前曲率半徑，n為角膜和房水的綜合折射率。

例1：設角膜前曲率半徑為8mm，角膜和房水的綜合折射率為1.3375，求角膜的屈光焦力。

晶狀體核心密度高，折射率較大，平均折射率約為1.406，前方和后方的房水、玻璃體的折射率約為1.336。后表面比前表面彎，曲率半徑約為6mm，前表面在看遠時曲率半徑約為10mm，在看近時發生調節，前曲率半徑適度變彎，藉以增加焦力。晶狀體依靠自身的彎曲度和與前后屈光介質的折射率差異產生約16.00D～20.00D屈光焦力，約占眼的總屈光焦力的25%～30%（圖1-4）。

圖1-4 晶狀體的屈光和眼的屈光系統

例2：設晶狀體前曲率半徑為10mm，晶狀體后曲率半徑為6mm，折射率為1.406，房水、玻璃體的折射率約為1.336，求晶狀體的焦力。

眼屈光系統的焦力包括角膜約為40.00D～45.00D、晶狀體約為16.00D～20.00D，全部焦力約為56.00D～65.00D，平均約為58.00D，眼的屈光系統可看成由角膜和晶狀體組成的準共軸系統，在注視近目標時，根據近目標的距離注視眼會產生相應的調節，屈光系統的焦力會適量增加。

(3）散開光束與眼的調節如圖1-4所示，眼的屈光系統大致為角膜向前凸起，晶狀體向后凸起的雙凸透鏡（biconvex lens）。由于遠目標發光點的波陣面較平坦，垂直于波陣面的光線近似于平行光束，平行光束入射凸透鏡發生折射后與主光軸的交點稱為主焦點（principal focus）。注視眼在看遠時眼的屈光系統的靜態焦距必須與眼的后前軸長度相匹配，若注視眼存在近視、遠視或散光等屈光不正，則眼屈光系統的總焦力就不能將入眼平行光束所形成的主焦點送達視網膜，矯正的方法是配戴矯正眼鏡，即采用光學透鏡的聚散度補償眼屈光系統的異常量值，使鏡-眼聯合屈光系統的焦距與眼的后前軸長度相契合。矯正眼鏡的焦度計算如下：

式中Dl為矯正眼鏡焦力，n玻璃體的折射率，d眼的后主焦距，De為眼屈光系統的總焦力。

例3：設眼的屈光系統總焦力為58.00D，眼的后主焦距為24.3mm，玻璃體的折射率為1.336，求補償眼鏡的量值。

討論近視力的基礎是遠視力基本正常，即遠目標發出的平行光束可以在視網膜上結像。此時將目標移到近距離，注視眼所產生的生理反應完全是由于近目標誘發的，即注視眼在看近時不受眼的屈光不正的干擾。

設：遠平行光束自左側入射3.00D凸透鏡，若不受其他因素的干擾，應該在凸透鏡右側主光軸0.33m處結為主焦點，透鏡的主焦點只有一個。一發光點位于3.00D凸透鏡左側主光軸1m處，則在凸透鏡右側主光軸0.5m處結為焦點，若光點位于凸透鏡左側主光軸0.5m處，則在凸透鏡右側主光軸1m處結為焦點，由于近發光點的位置不定，焦點的位置不定，故近發光點的焦點有無數個，稱為尋常焦點（圖1-5）。

圖1-5 遠平行光束與近發光點入射凸透鏡的對照

將眼屈光系統大致看成凸透鏡，遠平行光束入射注視眼，若不受屈光不正的干擾，應該在注視眼的視網膜上結像。將注視目標移至近距離，由于近目標的發光點波陣面較彎曲，垂直于波陣面的光線近形成散開光束，如圖6所示，散開光束入射注視眼則在視網膜后方形成焦點，發光點距離注視眼越近，對于注視眼發出的散開度越大，焦點像向視網膜后方移位的距離越遠，發生近離焦（near deviate focus）現象。此時就需要注視眼根據近目標的距離產生恰到好處的調節，增加晶狀體的會聚度，消解近目標的散開度。因此調節需求的量值等于近目標光線的散開度，可計算如下。

式中Da為調節需求，d為注視距離。

例4：設近目標位于眼前25cm，求為看清該目標眼的調節需求。

圖1-6 注視近目標時眼的調節反應

(4）近三聯反射注視近目標時，調節需求的動員是顯而易見的。其實雙眼集合同樣重要，因為人有雙眼，若在看近時雙眼的視線不能準確地指向注視目標，則雙眼所看到的目標像就不能精確地整合為同一影像，從而發生雙眼復視，故而在動員調節解決近離焦的同時，必須動員集合解決近融像的問題。在調節和集合反應的同時還發生瞳孔縮小反應，注視近目標時瞳孔縮小，可以使近目標影像具有較大的景深，在注視近目標時可利用近景深減少一定量的調節和集合的需求量，緩解看近時的注視疲勞，被稱為生理性的調節滯后和生理性的外斜視。在注視近目標時，通常調節、集合和瞳孔縮小是同時發生的，興奮度量值相對應，受副交感神經控制，稱為近三聯反射。

1.3 近視力問題的分類

說到近視力人們常聯想到老花眼，其實近視力所誘發的問題遍及整個人群，只是不如老視導致的生活不便那么明顯。通常將近視力問題分為老視和非老視近視力異常兩類。

(1）老視 40歲以后，人們在看近時發生頭痛眼脹，稱為調節疲勞。在初看近時，短時間不能看清，稱為調節遲鈍；后來發展為近讀以后，短時間看遠一片模糊，稱為調節痙攣。一般認為老視發生于40歲以后，實則調節衰退幾乎貫穿于人的一生，當調節中樞發育完成后，人的調節力即開始逐年衰退，圖1-7所示為年齡與調節功能的相關曲線，可以看出10歲的兒童平均調節力為15.75D，調節近點距離為6.5cm，而20歲的青年平均調節力為13.00D，調節近點距離為7.7cm，這一近用清晰點的移遠很難引起人們的關注。

圖1-7 年齡與調節功能的相關曲線

人們的習慣注視距離為25～40cm，調節需求約為2.50D～4.00D。研究證實，在看近時必須保留1/2至1/3的調節力作為調節儲備，才能避免近讀帶來的調節疲勞。人在40歲時，調節力的平均低值為5.00D，其中2.50D為儲備調節，可用調節只有2.50D，在習慣注視距離為25～40cm近讀，調節需求均≥2.50D。注視眼只有2.50D可用調節是不夠的，為避免調解疲勞，只好將閱讀物放置于40cm以外。年齡超過40歲，調節功能進一步衰退，可用調節不足2.50D時只有尋求老視眼鏡補充可用調節。

(2）非老視近視力異常 非老視近視力異常的范圍很廣，種類繁雜。由于不能集中形成某個多發病種，常被忽視。有史以來，人類生存方式以看遠人群為主，隨著電子技術的發展，電子產品迅猛介入人類生活，且在繼續發展。從電腦辦公到上網，從電子郵件到微博，從手機到電子書，從平板電腦到電子相機，無一不在使用、消耗和考驗著近用視力。近用視力的使用比例，從15年前的50%～65%銳增至80%～95%，近視力問題變得異常尖銳。過去眼科醫生和驗光師常常忽略的問題現在均暴露出來，例如以往很多年兒童弱視的診斷都是以遠視力為標準，而弱視訓練則主要是強化鍛煉近視力，并未引起驗光人員的深思。一個人戴著遠用眼鏡長時間地近讀，看近時瞳距和散光軸位的改變不適應遠用眼鏡，繼而導致視近困難同樣未引起驗光師的重視。

非老視近視力異常大致可以分為調節功能異常，包括調節不足、調節維持不良、調節靈活度不良、假性集合不足和調節超前等；集合功能異常，包括集合不足、集合過度、融像性集合功能低下等。

4.近視力的衍生史 通常認為功能是進化的選擇，也就是說動物眼睛的視覺功能是在進化的過程中根據生存的需要逐步改進的。例如最原始的眼睛僅僅能夠感受光線，后來的眼睛能夠分辨光線的明暗度，當有了瞳孔以后，開始能定位光線的方向，并且能依靠小孔成像的原理感受外界的目標影像。當最早的魚類和鳥類的眼睛出現了晶狀體以后（圖1-8），外界目標影像的清晰度和亮度都獲得了大大的提高，因此只有當眼睛內出現了晶狀體，才能算是真正意義上的眼睛。

圖1-8 魚類和鳥類的晶狀體

當動物有了視覺質量較好的眼睛以后，開始試圖用眼睛來注視遠近不同距離的目標，但是動物注視近距離目標的方式與人類大不相同。最早是蛇類在看近時，采用眶周組織擠壓眼球，使玻璃體內壓力升高使眼睛變得細長，眼底向后移動來接受近目標在視網膜后方的形成的影像，從而看清近目標。以后是鳥類和家禽類在看近時，適量使眼睛的前表面向外凸出，依靠增加角膜對于光線的會聚力來看清近目標。再后來是魚類在看近時，將晶狀體向前移位，使晶狀體對于眼底顯示更大的會聚力來看清近目標。魚的看近方法對于人類的看近功能有所啟發，人類在看近時除了晶狀體向前移動，同時晶狀體表面變得凸起，這樣看近時的視覺質量和效率都大大地提高了（圖1-9）。

圖1-9 蛇類、鳥類、魚類和人類看近時的差異

哺乳類動物的睫狀肌發育較為健全，開始有了真正意義上的調節，食草類動物眼睛的調節功能較為發達，馬眼的調節力可以達到15.00D。嚙齒類動物眼睛的調節功能則不夠強大，家貓眼睛的調節只有1.00D，因此貓的遠視力較好，在看近時則是十足的老花眼，主要是靠高度縮小瞳孔增加景深來注視1m以內的近目標（圖1-10）。

圖1-10 馬和家貓看近的比較

（未完待續）