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2022年2月28日 星期一

多焦點與延長焦段人工水晶體的美麗與哀愁


作者:鄭宇庭 眼科醫師

(上次文章更新: 2024/02/01)




在白內障手術中,我們會將白內障移除,並植入人工水晶體,使我們能夠在手術後看得清楚。

人工水晶體分成許多不同的種類。「單焦點」人工水晶體只有單一焦點,手術後一定會需要戴老花眼鏡。想要同時矯正老花眼的話,就會使用到「多焦點」與「延長焦段」這兩種人工水晶體。

許多人不知道的是,人工水晶體矯正老花眼的功效,並非無中生有而是截長補短:「拿遠距離的視覺清晰度,補在中近距離上面」。你希望中近距離越清楚,那麼遠距離的視覺清晰度就會影響越大。除此之外,這兩種人工水晶體還會有夜間眩光的問題。

究竟這些人工水晶體是如何矯正老花眼的?它們又為何會有視覺清晰度下降與夜間眩光的問題?矯正老花眼為何是一件魚與熊掌無法兼得的事情?

這篇文章會來跟大家聊聊,多焦點與延長焦段人工水晶體的美麗與哀愁。


單焦點人工水晶體


眼睛能夠看到東西,靠的是進入眼球的光線。而這個光線的數量是有限的。

假設沒有預留近視度數的情況下,單焦點人工水晶體會將所有進入眼球的光線,都對焦在遠距離上面。此時遠距離物體的成像會是最銳利的。但缺點就是中近距離的裸視清晰度不佳。

放了單焦點人工水晶體,又想看清楚中距離(電腦、烹飪、儀表板)與近距離(手機、書報),該怎麼辦呢?只能戴老花眼鏡輔助。而這造成了生活上很大的不方便。

為了提升人們生活的便利性,經過研發設計,矯正老花眼的「多焦點」、「延長焦段」人工水晶體相繼問世了。




多焦點人工水晶體


目前市場上的多焦點人工水晶體以繞射型為大宗。折射型的多焦點人工水晶體較為少見,也較少被使用。

繞射型多焦點人工水晶體透過特殊設計的光學繞射環,將進入眼球的光線分成數個部分,對焦在不同距離的焦點上面,減少我們對於老花眼鏡的依賴。依照焦點的數量,可以分成雙焦點與三焦點人工水晶體。

全焦段人工水晶體屬於繞射型,光學表現近似於三焦點人工水晶體。




以雙焦點人工水晶體來說,它會將進入眼球的光線分成兩個部分:一部分對焦在遠距離,另一部分則對焦在近距離。透過這種「分光」的方式,讓遠距離及近距離的東西都可以被看到。

但我們在日常生活上,除了遠與近距離以外,還有許多活動是中距離的,例如用電腦、烹飪、打麻將、看儀表板......等等。為了彌補雙焦點水晶體對於中距離的缺乏,此「三焦點」人工水晶體被研發問世了。

三焦點人工水晶體將進入眼球的光線分成三個部分:遠距離、中距離、近距離。新增的中距離對焦點可以滿足更多的生活用眼需求。

科技發展成這樣,聽起來十分完美,對吧?事情卻沒有這麼簡單。讓生活更便利的同時,多焦點人工水晶體也有著幾個缺點。最常見的是「視覺清晰度下降」以及「夜間眩光」這兩個部分。


視覺清晰度下降


多焦點人工水晶體的視覺清晰度,會輸給單焦點人工水晶體。這是為什麼呢?主要原因有:分光光損、以及失焦影像的干擾


分光


前面提到過,進入眼球的光線數量是有限的。比喻來說(非研究論文數字),單焦點人工水晶體的光線是100%在遠距離、0%在近距離。三焦點人工水晶體的光線則是60%在遠距離、10%在中距離、30%在近距離。

為何我們看書閱讀的時候要開檯燈?因為不開燈的話,光線不夠,我們會看不清楚。這是很簡單的道理:光線越多,視覺清晰度就會越好。

多焦點人工水晶體將進入眼球的光線分給了遠、中、近距離,因此沒有任何一個位置可以獲得100%的光線,而單焦點人工水晶體則是將100%的光線都對焦在遠距離上面。如果拿單焦點人工水晶體在遠距離100%光線的成像銳利度當基準來比較,多焦點人工水晶體的成像銳利度當然會輸。

這就像是有兩個人花一樣多的錢,一個人集中火力只買房,另一個人買房買車又要定期出國旅遊。哪一個人的房子比較好?肯定是集中火力買房的那個人。這是有限資源該如何分配的課題。

進入眼球的光線是有限的。為了提升生活便利性而將光線分成數個部分,一定會伴隨視覺清晰度下降。

由研究團隊使用光學儀器實際所跑出來的數據,也是這樣告訴我們的。




由圖表中我們可以看到,單焦點人工水晶體在遠距離的清晰度是最高的,但中近距離的清晰度則完全不行。雙焦點人工水晶體在遠距離的清晰度下降了一點,換來的是近距離清晰度的提升。三焦點人工水晶體在遠距離的清晰度是三者當中最差的,但它比雙焦點人工水晶體多了中距離的清晰度。

因為進入眼球的光線是有限的,多焦點水晶體做的是「截長補短」,而非無中生有。這一個觀念非常重要,請大家一定要記得。

視覺清晰度下降會反映在許多層面上,比如說視覺對比敏感度下降。在一些低環境光源的情境下,例如夜晚、清晨、大霧...等,這些人工水晶體的視覺清晰度會受到較為嚴苛的考驗。


光損


做任何事情一定會有一些損耗。就像是你在烘培蛋糕,一定會有一些蛋糕糊會沾在攪拌器或擠花袋上面。

光線也不例外。多焦點人工水晶體在進行分光的時候,光線也會面臨到一些損耗。簡單的原則就是:分光越多的人工水晶體,光線損耗也會越多。

一般來說,多焦點人工水晶體的光損大約在15%左右。光損最少的是單焦點人工水晶體,但它也有著大約5%的光損。


失焦影像的干擾


多焦點人工水晶體的視覺清晰度會輸給單焦點人工水晶體的另一個原因,是來自失焦影像的干擾。

人的眼睛其實一次只能看清楚一個東西。大家有興趣可以自己實驗一下,你絕對無法「同時」看清楚自己的手指以及遠方的紅綠燈。當我們的眼睛對焦在某一個物體上面的時候,周圍前後的物體會因為失焦而模糊。這與人眼的景深有關。




當多焦點人工水晶體同時對焦在遠距離及近距離這兩個地方,所形成的影像就會是這兩個地方的影像疊加起來:清晰影像與模糊影像合併,造成物體的成像不夠銳利。

用文字敘述有點困難,於是我準備了一個例子來解釋這個現象。

現在有兩個小玩偶在你眼前,一個近一個遠。人眼就像是一台相機。當你對焦在遠玩偶時,近處玩偶會失焦模糊;當你看清楚近處玩偶時,遠方玩偶會失焦模糊。




多焦點人工水晶體透過分光,將一部分的光線對焦在遠距離、另一部分的光線對焦在近距離,同時呈現給你。你看到的影像,就會是上面兩張照片的疊加:清晰的物體周圍會有一圈模糊的毛邊,於是你就會覺得成像的清晰度下降了。

這就是失焦影像的干擾

因為每個人從小到大的生活經驗中,從來沒有「同時看清楚自己的手指以及遠方的紅綠燈」這種生活經驗。多焦點人工水晶體提供的「遠中近同時的成像方式」,對大腦來說是嶄新的體驗

一般來說,會需要一個大腦神經適應期,來習慣這種新的看東西模式。時間短則1-3個月,長則1-2年,都是有可能的。


夜間眩光


夜間眩光有很多形狀,比如光暈、星芒......等。多焦點人工水晶體的夜間眩光比單焦點人工水晶體還明顯。




夜間眩光與我們前面提到的「失焦影像的干擾」也脫不了關係。如果我們把對焦的物體想像成是車燈的話,外面那圈模糊失焦的影像看起來,是不是很像光暈呢?沒錯,這就是光暈的成因。

另外,人工水晶體上面一圈又一圈的繞射環,也是眩光的成因之一。

為什麼特別強調「夜間」呢?因為在光源不足的地方,瞳孔會放大,以讓更多光線進入眼球。但這同時也會引入沒有在對焦點上面的雜光,引起眩光。

所以,瞳孔越大的人,眩光的傾向會越嚴重。有些人甚至沒有做過任何眼睛手術,大瞳孔引起的夜間眩光就已經很嚴重了。


延長焦段人工水晶體


延長焦段人工水晶體則利用不同的光學技術,解決多焦點人工水晶體的一些缺點。它使用特別的光學設計,將「焦點」延伸成「焦段」,拉長眼球的景深。




景深的概念,有在玩攝影的朋友一定不陌生。景深越深,物體前後的影像越清晰。景深越淺,物體前後的影像越模糊。有些手機的人像模式就是淺景深的照片。如果我們希望能看清楚遠處及近處,則眼球的景深越深越好。

延長焦段人工水晶體會拉長眼球的景深,使得遠近物體皆能夠被成功對焦。這個觀念的另一個好處是,不會有多焦點人工水晶體在焦點與焦點之間,物體清晰度下降的缺點。

我們以某個三焦點水晶體為例,它的三個焦點分別設定在眼睛前方40公分、80公分、以及>600公分。如果物體剛好介於40公分及80公分這兩個焦點的中間,則物體的清晰度會稍微下降。透過改變物體與我們的相對位置,使物體剛好距離我們40公分或80公分時,成像會最銳利。

延長焦段人工水晶體則直接把對焦的範圍,從焦點延伸成連續的焦段,不會有上述焦點與焦點之間的模糊。也因為物體都是位在焦段上面,與多焦點人工水晶體比較起來,失焦的影像干擾變少了、夜間眩光變少了。

科技發展成這樣,聽起來十分完美,對吧?事情卻沒有這麼簡單。

首先,延長焦段人工水晶體能夠將焦段延伸的範圍也是有限的,目前市場上的產品大多只能將焦段延伸到眼睛前方55公分左右。這個距離對於近距離用眼來說是不夠的,應付中距離的日常生活使用則是綽綽有餘。所以在看手機、看書報的時候,還是有可能會需要戴老花眼鏡輔助。

其次,延長焦段人工水晶體仍然無法解決「分光」的這個難題。因為光線從遠距離對焦點被分出去給中近距離了,所以它的成像銳利度仍然是輸給單焦點人工水晶體在遠距離100%光線的表現。




延長焦段人工水晶體還是會有夜間眩光,只是比多焦點人工水晶體還少而已。夜間眩光最少的仍舊是單焦點人工水晶體。

延長焦段人工水晶體分成「短延焦段」與「長延焦段」兩種。

短延焦段一定是非繞射設計。

長延焦段則有「繞射型」與「非繞射型」兩種不同的設計。
  1. 繞射型:有光學繞射環,眩光較明顯,但近距離裸視較好
  2. 非繞射型:無光學繞射環,眩光較不明顯,但近距離裸視較輸


為何老花眼矯正無法魚與熊掌兼得?


透過白內障手術一次解決近視、散光、老花,是很多人夢寐以求的事情。

但就如同孫悟空翻不出如來佛的五指山,人工水晶體的老花矯正設計,也無法突破光學鐵三角的物理限制:成像清晰度、景深、光學干擾(夜間眩光)

年輕的水晶體,是透過睫狀肌在做動態調整焦距。而人工水晶體,是透過靜態的光學設計來解決老花眼。

用靜態的方式,解決動態的問題,是不存在完美解法的。




多焦點與延長焦段人工水晶體被研發出來最重要的目的是改善生活的「方便性」,減少對於老花眼鏡的依賴。它們成功地達成了這個目標,但很可惜的是必須付出一點代價作為交換。

因為進入眼球的光線數量是有線的,「清晰度」與「方便性」成為了天秤的兩端,此消彼長。追求某一端時,另一端就會是你付出的代價。光學中沒有免費的午餐。

想要看東西很銳利很清晰?沒問題,拿生活方便性來作交換。清晰度最高的是單焦點人工水晶體。而這類人工水晶體註定會需要搭配老花眼鏡,否則你會無法看清楚儀表板、電腦螢幕、手機、文件......等中近距離的東西。

想要生活方便?沒問題,拿視覺清晰度來作交換。最方便的是多焦點或延長焦段人工水晶體。這些水晶體可以協助你擺脫老花眼鏡,增加中近距離的裸視清晰度。但這些光學設計會使得成像的清晰度下降,且會有夜間眩光的可能性。




目前還沒有任何人工水晶體可以解決這個「清晰度 vs 方便度」的難題,只留下優點而全無缺點。就像是如果你想要開燈就必須要消耗電能,目前還沒有不耗電卻又能點亮燈泡的方法被發明出來。


眼球條件的限制


因為多焦點與延長焦段人工水晶體有上述限制,而且它們的本質是「拿清晰度交換方便性」,因此並不是每個人都適合裝。

那些人不適合裝這類人工水晶體呢?就是眼球有其他疾病,導致視覺清晰度本身就不好的人。「生食都無夠,哪有通曝乾。」這些人視覺清晰度就已經不好了,沒有本錢再拿清晰度交換方便性了。

具體的疾病有:角膜病變、視神經病變、青光眼、黃斑部病變、嚴重糖尿病視網膜病變、視網膜失養症...等。詳細列下去實在太多了,建議一般民眾直接與醫師針對自己的情況進行評估討論即可。


該如何選擇?


人工水晶體的選擇很簡單,說穿了就是請你回答一個問題:「你願意為了生活的方便性,犧牲多少視覺清晰度及夜間眩光?」這個問題回答出來後,你就知道你該選哪一種人工水晶體了。

就算你使用目前最高階、最頂尖的人工水晶體,也無法讓你回到年輕時候清晰又方便的視力「年輕」是回不去的,但「生活」還是要繼續。雖然不盡完美,但這就是人生路途上的風景。

所以啊,不要聽隔壁鄰居、親朋好友植入什麼人工水晶體,就盲目跟著說:「我要裝跟他一樣的!」每個人的生活喜好、價值抉擇皆不同,千萬不要選了之後才悔不當初。

有一些我開完白內障裝健保人工水晶體的長輩們,回診的時候跟我分享,說他們遠近都看得清楚、電視跑馬燈毫不馬虎、報紙也是讀得津津有味,健保的單焦點人工水晶體實在太棒了,連陪同來的兒女都嘖嘖稱奇。我都笑著回答,很恭喜這些長輩們,為他們感到開心。

但每個人對生活視力的要求標準不一樣,如果是完美主義者聽信了上述長輩的話,以為健保人工水晶體真的這麼神奇,有可能結局是會自討苦吃啊。話又說回來,如果你不是完美主義者,術後滿意度通常是會比較高的。

『聽你這樣講,現代人工水晶體根本不完美啊!我不要做白內障手術了。』

以前寄紙本信也很不完美。現在發個email還能夾帶圖片與檔案,聯絡多麼方便。難道以前的人因為沒有email,就賭氣不寄信了嗎?身在哪個時代,並不是我們能控制的。

況且,無論植入哪種人工水晶體,都比原本那顆混濁的白內障,還要來得好。千萬不要在抉擇的過程,忘了自己的初衷:改善目前的視力、跟白內障說再見。5






如果有選擇障礙,這邊有一些簡單的原則可以幫助大家做決定:




如果你屬於:眼鏡鏡片有灰塵髒污也不清潔、鏡片刮花了也不更換、眼鏡度數不適合了也不去重配眼鏡......等,代表你對於視覺清晰度的要求沒有那麼高,比較有機會適應多焦點或延長焦段人工水晶體。

如果你屬於:無法容忍眼鏡鏡片有髒污或灰塵擋到視線、散光度數很少但隱形眼鏡一定要戴有散光的、完美型人格......等,代表你對視覺清晰度的要求較高,這種情況下,裝多焦點或延長焦段人工水晶體,可能會需要思考一下。

如果你是重度夜間駕駛者,則夜間眩光對你而言影響較大,裝多焦點或延長焦段人工水晶體前,可能也會需要思考一下。

進入眼球的光線是有限的,而我們想看清楚的事物是無窮的。希望這篇文章對大家有所幫助,在取捨之中找到屬於自己的人工水晶體,與它共同體驗下半場的人生美好風景。