114年:視覺光學

下列有關眼球屈光系統之敘述,何者錯誤?

A角膜前表面曲率半徑比後表面曲率半徑大
B水晶體前表面曲率半徑比後表面曲率半徑小
C眼內屈光度的變化主要由水晶體調節
D眼內的總屈光度主要由角膜屈光度及水晶體屈光度組成

詳細解析

本題觀念:

眼球屈光系統(ocular refractive system):角膜與水晶體的曲率半徑及屈光特性;反向題(問「何者錯誤」)

Gullstrand 模型眼(schematic eye)為本題的理論基礎,定義了角膜與水晶體前後表面的標準曲率半徑,以及各結構的屈光貢獻。

選項分析

標準模型眼數據(Gullstrand simplified):

  • 角膜前表面曲率半徑:約 7.7–7.8 mm
  • 角膜後表面曲率半徑:約 6.5–6.8 mm
  • 水晶體前表面曲率半徑:約 10.0 mm(未調節狀態)
  • 水晶體後表面曲率半徑:約 −6.0 mm(負號代表凹面朝後,絕對值 6 mm)

(A) 角膜前表面曲率半徑比後表面曲率半徑大 ✅(正確陳述) 角膜前表面曲率半徑 ≈ 7.7 mm > 後表面 ≈ 6.5 mm,前表面較為平坦(曲率半徑大 = 弧度較平),後表面較彎曲(曲率半徑小 = 弧度較陡)。此陳述正確。

(B) 水晶體前表面曲率半徑比後表面曲率半徑小 ❌(這是錯誤陳述) 標準模型眼中,水晶體前表面曲率半徑 ≈ 10 mm後表面曲率半徑 ≈ 6 mm(絕對值)。前表面曲率半徑(10 mm)大於後表面(6 mm),即前表面較平坦、後表面較彎曲。選項 B 聲稱「前表面比後表面小」,與實際相反,此為錯誤陳述,即本題答案。

(C) 眼內屈光度的變化主要由水晶體調節 ✅(正確陳述) 角膜屈光度固定(約 43 D);眼內動態屈光調節(accommodation)完全由水晶體負責,睫狀肌收縮使水晶體曲率增加、屈光度上升,達到調節近距離的目的。此陳述正確。

(D) 眼內的總屈光度主要由角膜屈光度及水晶體屈光度組成 ✅(正確陳述) 眼球總屈光度約 60 D,其中:

  • 角膜約貢獻 43 D(約 70%,主要為前表面的空氣-角膜介面)
  • 水晶體約貢獻 17–22 D 兩者合計為主要屈光成分,此陳述正確。

答案解析

正確答案為 (B)(本題問「何者錯誤」)。

水晶體曲率半徑比較(標準 Gullstrand 模型):

表面曲率半徑(未調節)
水晶體前表面10.0 mm(較大 = 較平坦)
水晶體後表面6.0 mm(較小 = 較彎曲)

水晶體前表面(10 mm)> 後表面(6 mm),前表面較平坦,後表面較彎曲。

選項 B 說「前表面比後表面」與事實相反,故為錯誤選項。

對比角膜(也記起來):

表面曲率半徑
角膜前表面7.7–7.8 mm(較大)
角膜後表面6.5–6.8 mm(較小)

角膜與水晶體均為「前表面曲率半徑 > 後表面曲率半徑」,但水晶體的差距更大(10 vs 6)。

核心知識點

  1. Gullstrand 模型眼:角膜前/後面 7.7/6.5 mm;水晶體前/後面 10/6 mm
  2. 曲率半徑大 = 弧度較平坦;曲率半徑小 = 弧度較彎曲(更陡)
  3. 眼球總屈光度≈ 60 D(角膜 43 D + 水晶體 ~17 D)
  4. 靜態屈光主力:角膜(約 70%);動態調節主力:水晶體
  5. 水晶體調節:睫狀肌收縮 → 懸韌帶鬆弛 → 水晶體增厚 → 前後表面曲率半徑均縮小 → 屈光度增加

臨床重要性

理解模型眼參數有助於計算 IOL(人工水晶體,intraocular lens)度數、白內障手術前後屈光預測,以及各種角膜屈光手術(LASIK、PRK)的光學規劃。

參考資料

  1. Gaussian optics, Gullstrand eye, & Biometry
  2. The Optical Design of the Human Eye: a Critical Review - PMC
  3. Radius of curvature and asphericity of the anterior and posterior surface of human cadaver crystalline lenses - PubMed