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聚焦关注|微透镜近视防控镜片的周边屈光与对比度效应:光学建模研究解读
2026-06-09

聚焦关注|


近视防控镜片的周边屈光与对比度效应:光学建模研究解





引言



近视是全球公共卫生难题,学龄儿童近视控制是眼视光研究重点。光学干预为可靠防控方案,微透镜阵列镜片经临床验证能延缓眼轴变长,长期以来,周边近视离焦假说被认为是此类镜片发挥作用的核心机制:即通过在周边视网膜形成相对近视性离焦,抑制眼轴过度延长。但近年多项研究发现,配戴该镜片后难以形成稳定明显的周边近视离焦,提示现有理论难以完全解释其临床效果。

2026年5月,南开大学李丽华教授团队在《InvestigativeOphthalmology&VisualScience》(IOVS)发表一项光学建模研究,通过精准重建三款主流微透镜镜片(MiyoSmart、Stellest、DSDO)并结合Navarro人眼模型,系统评估镜片对周边屈光、点扩散函数(PSF)、调制传递函数(MTF)的影响,提出空间频率选择性对比度调制是近视控制的关键光学信号,为理解镜片作用机制提供了新视角。




研究方法


镜片模型构建

基于ZemaxOpticStudio非序列光学平台,1:1重建三款商用微透镜阵列镜片,以传统单光镜(SV)为对照:

  • DSDO:中心透明区直径9.5mm,微透镜呈32条径向对称分布,直径1.0–1.75mm,附加光度+3.50D~+4.00D。

  • MiyoSmart:中心透明区直径9.0mm,六边形晶格排列,9个同心环,透镜直径1.0mm,统一附加光度+4.00D。

  • Stellest中心透明区直径10.0mm,环形微透镜带,环间距2.3mm,透镜直径1.1mm,前5环附加光度+6.00D,外周递减至+3.50D。



人眼模型

采用Navarro宽角人眼模型,镜片顶点距角膜12.0mm,瞳孔直径4.5mm(匹配中国儿童生理参数),波长555nm。评估涵盖远用、近用(调节滞后0.50D/1.00D)两种生理状态。



核心观测指标

周边屈光:平均球镜度、水平方向散光。

图像质量:点扩散函数(PSF)、调制传递函数(MTF)、MTF曲线下面积(AUMTF)。

对比度调制:ΔAUMTF=实验组AUMTF−对照组AUMTF,量化低频(0–6周/度)与高频(9–15周/度)对比度变化。


研究结果

01

周边屈光:无稳定近视性离焦

与单光镜相比,微透镜阵列仅导致M值在±0.25D范围内小幅波动,呈正负交替分布:

  • Stellest波动幅度略大,但仅在14°–19°极小偏心范围出现微弱近视性离焦

  • MiyoSmart与DSDO全程表现为远视性离焦,未形成有效周边近视离焦;

  • 散光分量与单光镜无显著差异。

结论:微透镜阵列镜片无法产生稳定、有效、可解释临床效果的周边近视离焦,经典假说存在局限性。

02

空间频率选择性对比度调制

在水平子午线12.5°–17.5°关键周边区,三款镜片呈现一致的MTF特征:

  • 低频(≤6/度):MTF显著低于单光镜,对比度降低

  • 高频(9–15/度):MTF高于单光镜,截止频率提升、对比度增强

  • 该规律在近用0.50D调节滞后时稳定存在,1.00D滞后时低频差异减弱,但高频增强效应仍保留。

03

AUMTF量化:低频抑制、高频保留

ΔAUMTF结果显示:

  • 低频区间(0–6周/度):ΔAUMTF为负值,对比度降低

  • 高频区间(9–15周/度):ΔAUMTF为正值,对比度增强

04

PSF与模拟成像特征

偏心角增大时,所有镜片的图像对比度均下降,水平方向衰减更显著;10°偏心时,光线主要通过中心透明区,各组成像差异极小;20°、30°偏心时,均出现π相位反转与对比度反转。


研究讨论


周边离焦假说的再审视

微透镜标称附加光度高达+3.50D~+6.00D,但实际屈光波动仅±0.25D,原因在于同一偏心光束同时覆盖微透镜与基底镜片,测得屈光为加权平均值,而非单个透镜的屈光力。正负附加光度阵列的屈光波动呈镜像对称,但MTF特征无显著差异,与临床效果一致,进一步证实周边离焦非必要条件


2.对比度调制:新的核心机制

本研究提出空间频率选择性对比度调制假说

  • 低频对比度降低:匹配周边视网膜可分辨范围,抑制近视信号传导;

  • 高频信息增强:提升截止频率,弥补室内环境高频成分缺失,避免形觉剥夺性近视,同时保护视觉发育。

该机制可解释:为何微透镜镜片抑制近视而非促进近视,区别于全频率模糊的形觉剥夺。


3.临床启示
  • 镜片效果评估需从离焦量转向对比度调制模式;

  • 低频降、高频升是理想光学信号,可作为镜片设计与筛选的核心指标;

  • 三款主流镜片光学机制一致,临床效果差异可能源于微透镜排列、非球面设计等细节优化。


4.研究局限
  • 未纳入微透镜非球面设计,高阶像差调控效应有待进一步研究;

  • 仅针对三款商用镜片,未涵盖DOT镜片等其他对比度调控设计;

  • 基于模型模拟,需结合长期临床数据验证光学信号与眼轴增长的相关性。



结论



该光学建模研究证实:主流微透镜阵列近视控制镜片无法产生稳定有效的周边近视离焦,经典假说难以完全解释其临床效果。镜片发挥作用的核心光学机制为12.5°–17.5°偏心范围内,低频(≤6/度)对比度降低、高频(9–15/度)信息增强

空间频率选择性对比度调制为近视控制镜片的机制研究提供了新方向,也为临床镜片选择、效果评估及新型镜片设计提供了理论依据。未来需开展个性化眼模型模拟与长期临床随访,进一步验证该机制的有效性。



原文链接:DOI:https://doi.org/10.1167/iovs.67.5.14

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