Лекция на тему: оптическая система глаза. Клиническая рефракция. Аккомодация. Астигматизм.
1. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.
Методологическая, мировоззренческая, общеобразовательная направленность лекции.
Для получения правильного восприятия окружающего мира нужно иметь высокую остроту зрения, которая находится в прямой зависимости от рефракции. Рассматривая вопросы рефракции, от которых зависит четкость изображения предметов внешнего мира на сетчатке, подчеркнуть значение коррекции для познавательности внешнего мира.
При освещении вопросов клиники рефракции обратить внимание студентов на значение массовых профилактических осмотров детского населения, которые широко проводятся в нашей стране, значение диспансеризации детей с аномалиями рефракции, особенно миопией, важность разработки проблемы близорукости, которая является одной из основных проблем, которые стоят перед офтальмологами нашей страны.
Меры профилактики близорукости - это комплексные мероприятия, в которых вместе с окулистами должны принимать участие и другие специалисты. Поэтому изучение вопросов рефракции необходимо для всех врачей, независимо от их узкой специализации.
2.ЦЕЛЬ ЛЕКЦИИ
1. Дать общее представление о рефракции глаза
2. Уяснить вопросы значения аккомодации и ее расстройств
3. Ознакомить студентов с клиникой аномалий рефракции, современным состоянием вопроса лечения осложнений аномалий рефракции, профилактикой миопии.
3.ПЛАН ЛЕКЦИИ
1. Понятие о рефракции: клиническая и физическая рефракция.
2. Ход и фокусирования лучей в разных оптических системах.
3. Дальнейшая и ближайшая точка ясного зрения при разных видах рефракции.
4. Длина и объем аккомодации.
5. Пресбиопия.
6. Методы определения рефракции.
7. Клиника и лечение гиперметропии.
8. Клиника и лечения миопии, механизм образования склерального конуса.
9. Астигматизм, его виды.
4.ЛИТЕРАТУРА
Сергієнко М.М., Жабоєдов Г.Д. “Очні хвороби”. Київ, 1999
Ковалевский Э.И. "Глазные болезни", 1980
Аветисов Э.С. "Близорукость", 1986
Клиническая рефракция и аккомодация
На предыдущих лекциях шла речь о том, что человек получает наибольше информации о внешнем мире через орган зрения. При чем эта информация полностью зависит от остроты зрения. А острота зрения находится в прямой зависимости от следующих условий:
1. должна быть идеальная прозрачность оптических сред глаза (роговица, влага передней камеры, хрусталик, стекловидное тело);
2. нормальная функция нервно-зрительного аппарата (сетчатки, зрительного нерва, зрительного тракта и корковых центров, т.е. 4-х нейронов зрительных путей);
3. соответствующая величина изображения на сетчатке, чтобы величина предмета на сетчатке была видима под углом зрения в 5º, а детали его под углом 1º - об этом шла речь на предыдущей лекции;
4. чтобы изображение предметов попадало на сетчатку, в место центральной ямки желтого пятна.
Последнее условие зависит исключительно от рефракции глаза.
Слово рефракция происходит от латинского слова "преломлять". В физике под рефракцией понимают способность любой оптической системы преломлять световые лучи.
В глазу также существует сложная оптическая система (роговица, влага передней камеры, хрусталик, стекловидное тело), в которой лучи, которые выходят из окружающих нас видимых предметов преломляются и собираются в фокусе оптической системы. Эти лучи имеют, как известно, расходящееся или параллельное направление, когда предметы беспредельно далекие. Сходящихся лучей в природе не существует.
Оптическая система глаза действует как выпуклая собирательная линза и в фокусе ее получается действительное уменьшенное и обратное предмету изображение. То, что мы видим предметы не в перевернутом виде, - это уже функция коры головного мозга.
Наш глаз в некоторой степени напоминает фотоаппарат, в котором также есть оптическая система подобная глазу, а сетчатка является светочувствительной пластинкой, на которой и получается изображение предмета.
Для того, чтобы изображение было четким, необходимо чтобы фокус оптической системы совпадал со светочувствительной пластинкой, т.е. сетчаткой, тогда предметы будем видеть четко. Когда фокус попадает не на сетчатку, то человек видит предметы не четко.
Каким образом происходит преломление в оптической системе глаза? Преломление зависит:
1) от разности в показателях преломления сред;
2) от радиуса кривизны преломляющей поверхности (чем меньший радиус кривизны, тем преломление сильнее).
В сложной оптической системе глаза есть несколько преломляющих поверхностей: передняя поверхность роговицы, передняя и задняя поверхности хрусталика.
Для упрощения расчетов в сложной оптической системе пользуются так называемыми кардинальными точками. В сложной оптической системе их есть 6: 2 фокусные (задняя и передняя), 2 узловые, 2 главные точки.
Фокусными называют те точки, в которых собираются параллельные лучи, которые прошли преломление - они находятся перед хрусталиком, т.е. в передней камере.
На основе многочисленных измерений трупных глаз и глаз живых людей были найдены так называемые средние оптические постоянные. На их основе выяснено положение всех кардинальных точек глаза. Из этих расчетов был построен так называемый схематический глаз Гульштранда. Пользуясь схематическим глазом Гульштранда можно проводить некоторые вычисления, необходимые для решения ряда вопросов теории зрения и клинической практики. Но эти расчеты все же таки довольно громоздкие и требуют определенной математической подготовки. Поэтому возникла мысль об упрощении схематического глаза.
Если учесть, что обе главные и обе узловые точки лежат близко одна от другой, то без особой ошибки можно допустить существование в глазу одной главной точки (которая располагается в передней камере на расстоянии 2-х мм от роговицы), одной узловой точки (расположенной несколько кпереди от заднего полюса хрусталика в 7 мм от роговицы) и 2-х фокусных точек (на расстоянии 16 мм от узловой точки глаза, т.е. задний фокус глаза находится на 23 мм от роговицы). Таким образом получаем еще более простой глаз, который Листинг назвал редуцированным.
Из многих предложенных разными авторами редуцированных глаз наиболее точным является редуцированный глаз Вербицкого (работал в Одессе под рук. В.П. Филатова). Его данные являются наиболее приближенными к данным схематического глаза Гульштранда.
Преломляющую силу оптической системы в физике принято выражать (измерять) в диоптриях – (диоптрия) - "видящий насквозь". Измерять преломляющую силу стекла не фокусным расстоянием, а диоптрией предложил Монуайє.
Диоптрия - это преломляющая сила линзы с фокусным расстоянием 1 м. Эта величина обратно пропорциональная главному фокусному расстоянию и выражается формулой D=1/F(м). Т.е., чем короче фокусное расстояние, тем преломляющая сила больше и наоборот.
Например, сила линзы с фокусным расстоянием в 0,5м будет в 2 раза сильнее, чем сила стекла с фокусным расстоянием в 1м, т.е., она будет равняться 2,0 Д. Сила стекла при F=25см будет 25см /100см= 4,0 Д т.д. При фокусном расстоянии 2 м - сила стекла 1/2=0,5Д.
Исходя из этого можно высчитывать силу преломления оптической или так называемой диоптрической системы глаза, фокусное расстояние которой нам известно: 16мм : D = 1/0,016 = 62,5Д.
Преломляющая сила диоптрической системы глаза колеблется по данным Трона в пределах 52,6-71,3 Д, в редуцированном глазу Вербицкого она равняется 58,8 Д.
Наиболее сильной преломляющей средой глаза является роговица - до 40,0-48,0 Д, потому что показатель преломления ее значительно больше показателя преломления воздуха; хрусталик 15,0-20,0 Д и влага передней камеры + стекловидного тела 3-5 Д.
Преломляющая сила оптической системы глаза, выраженная в диоптриях - это физическая рефракция. Однако физическое понятие рефракции, хотя и необходимое для построения изображений в глазу, клинициста может неудовлетворить, так как для клиники имеет значение не сила преломления оптической системы глаза, а расположение главного фокуса по отношению к сетчатке. А это зависит не только от силы преломления оптической системы глаза, но и от длины оси глаза. Поэтому в клинике введено понятия клинической рефракции.
Клиническая рефракция - это соотношение между силой преломления диоптрической системы глаза и длиной оси глаза и определяется положением главного фокуса по отношению к сетчатке.
В зависимости от этого соотношения может быть 3 варианта: главный фокус на сетчатке, перед или позади нее. В зависимости от расположения главного фокуса мы различаем три вида клинической рефракции : эмметропию - когда фокус находится на сетчатке; миопию - впереди от сетчатки; гиперметропию - позади сетчатки. Миопия и гиперметропия объединяются под названием аметропии. При этом есть несоответствие между силой преломления диоптрического аппарата глаза и длиной его оси. В первом случае говорят о рефракционной аметропии, во втором - об осевой аметропии. Трон выделяет еще комбинационную, когда и сила преломления (52,5-64,5 Д) и длина оси глаза (22-27,5) лежат в пределах нормы, но при соединении их имеют аметропическую рефракцию. Есть еще смешанная аметропия, когда обе величины выходят за пределы нормы.
Рефракция глаза изменяется на протяжении всей жизни. Так, большинство новорожденных имеет гиперметропическую рефракцию, в последующем под влиянием многих факторов у определенной части людей появляется эмметропия (30%), у некоторых - близорукость (40-45%), и остаются гиперметропами 25-30%. Усиливается рефракция в основном за счет удлинения переднезадней оси. Это усиление, как правило, заметно в школьные годы.
Как указывалось выше, вид клинической рефракции определяется:
1. положением главного фокуса по отношению к сетчатке;
2. характеризуется положением дальнейшей точки ясного зрения.
Дальнейшая точка ясного зрения (Рr) - это точка, на которую установлен глаз в состоянии покоя аккомодации, иначе говоря, это та точка, из которой выходят лучи, которые после преломления в оптической системе данного глаза соберутся на сетчатке.
В эмметропическом глазу параллельные лучи, которые идут из бесконечности, собираются на сетчатке.
В миопическом глазу параллельные лучи собираются перед сетчаткой. На сетчатке могут собраться только лучи, которые имеют расходящееся направление, а такие лучи выходят от предметов, расположенных где-то недалеко перед глазом. Дальнейшая точка ясного зрения в миопическом глазу находится всегда перед глазом (в положительном пространстве). У миопа в 1,0Д – 1м; 0,5Д – 2м; 2Д - 50см; 3д - 33см и т.д.
В гиперметропическом глазу параллельные лучи собираются за сетчаткой. Расходящиеся лучи тем более собираются за сетчаткой. На сетчатке могут собраться лишь сходящиеся лучи, которых в природе не существует. Поэтому в положительном пространстве нет и дальнейшей точки ясного зрения для гиперметропа. У него дальнейшая точка ясного зрения лежит в отрицательном пространстве.
Как помочь аметропу? При близорукости для того, чтобы параллельные лучи собрались на сетчатке, нужно ослабить преломляющую способность сред глаза, чтобы параллельные лучи собрались на сетчатке в проекции желтого пятна. Такое свойство имеют рассеивающие сферические вогнутые стекла - соncav, которые обозначаются знаком "-".
Для исправления дальнозоркости (гиперметропии) применяют собирательные двояко выпуклые линзы - convex со знаком "+".
Рефракция, обусловленная только анатомическими особенностями строения глаза - это статическая рефракция, она устанавливает глаз на дальнейшую точку ясного зрения. При этом эмметроп должен видеть предметы, расположенные только в бесконечности, миоп - на близком расстоянии, а гиперметроп - четко не видит предметов на любом расстоянии.
В действительности, человек может видеть предметы не только расположенные в дальнейшей точке ясного зрения, но и на других расстояниях. Значит, в глазу есть какой-то динамический механизм, который способен изменять - усиливать рефракцию глаза для того, чтобы видеть на разных расстояниях. Этим динамическим механизмом является аккомодация.
Аккомодацией называется способность глаза приспосабливаться к рассматриванию предметов на разных расстояниях путем изменения силы преломления оптической системы глаза. Так как ось глаза человека не может изменяться соответственно запросам, которые возникают при рассматривании предметов на разных расстояниях, то усиление рефракции возможно только за счет усиления преломляющего свойства хрусталика, за счет изменения его кривизны.
Увеличение выпуклости хрусталика ведет к усилению рефракции глаза.
Хрусталик в глазу удерживается цинновыми связками в вертикальном положении. Цинновая связка является продолжением цилиарной мышцы, которая фиксируется к склере возле лимба.
Согласно теории механизма аккомодации, предложенной Гельмгольцем и принятой большинством окулистов, когда цилиарная мышца находится в состоянии покоя, то цинновая связка натянута, что придает хрусталику уплощенную форму, глаз установлен на дальнейшую точку ясного зрения. В таком хрусталике радиус кривизны передней поверхности - 10мм, задней - -6 мм. Во время сокращения цилиарной мышцы, цинновая связка расслабляется, хрусталик, освободившись от напряжения, становится более выпуклым - радиус кривизны передней поверхности хрусталика становится 6 мм, задней - 5,5 мм.
Об изменении кривизны хрусталика во время акта аккомодации можно судить при помощи так наз. фигурок Пуркинье-Сансона: чем больше кривизна преломляющей поверхности хрусталика, тем меньше величина изображения. Перед пациентом держится свечка, его просят посмотреть сначала на далекий предмет, а потом на близкий - величина изображения свечки заметно уменьшается. Измеряв это уменьшение, можно высчитывать величину радиуса кривизны преломляющей поверхности.
Во время аккомодации происходят такие изменения в глазном яблоке:
1. уменьшается глубина передней камеры;
2. хрусталик, вследствие тяжести, опускается несколько книзу (на 0,3 мм);
3. увеличивается величина переднезадней оси хрусталика и изменяется радиус кривизны передней и задней поверхностей;
4. возникает сужение зрачка, очевидно, как синергическое влияние общей для сфинктера и для цилиарной мышцы иннервации.
Более всего используют аккомодацию гиперметропы, меньше всего - миопы. В процессе постепенного напряжения аккомодации наступает такой момент, когда, или цилиарная мышца не может больше сокращаться, или хрусталик не может больше менять свою кривизну. Глаз усилил свою рефракцию до крайних размеров, и точка установки глаза дошла к крайней границы приближения к глазу. Эта точка, которую глаз видит при максимальном напряжении аккомодации, называется ближайшей точкой ясного зрения (Рр).
Зная положение дальнейшей и ближайшей точек ясного зрения, можно составить свое представление об участке пространства, в пределах которого возможно ясное зрение за счет аккомодации. Это расстояние между дальнейшей и ближайшей точками ясного зрения называется длиной аккомодации и выражается в линейных единицах измерения (метрах, сантиметрах). А прирост силы преломления, который наблюдается при переводе взгляда из дальнейшей точки на ближайшую, выраженный в диоптриях ,называется объемом, или силой аккомодации. Т.е., объем аккомодации (А) можно выразить формулой :
А = Рр - (±R), где Рр- это сила преломления при установке глазу на ближайшую точку ясного зрения; R - это статическая рефракция, т.е. рефракция в состоянии покоя аккомодации (определяется положением дальнейшей точки ясного зрения).
Длина аккомодации при разных типах клинической рефракции разная, так как дальнейшая точка ясного зрения находится на разном расстоянии от глаза. Например, у миопа 20 лет в 2,0Д - у которого дальнейшая точка ясного зрения находится на расстоянии 50 см от глаза, а ближайшая на 10 см, длина аккомодации 40 см, в эмметропа - расстояние от бесконечности до 10 см, например значительно большее.
Объем аккомодации зависит в основном от эластичности хрусталика. Чем большая эластичность его, тем он может больше изменить свою кривизну, а значит и силу преломления. А эластичность всех органов и тканей зависит от возраста (с возрастом уменьшается), поэтому и объем аккомодации находится в прямой зависимости от возраста человека, т.е., с возрастом появляется т.н. пресбиопия. Хрусталик является единственным образованием в организме человека, которое растет всю жизнь не изменяя объема . Растет хрусталик за счет пласта клеток, которые размещены под передней капсулой. Волокна клеток уплотняют ядерный участок хрусталика и этим самим уменьшают (ослабляют) его эластичность с возрастом. Ближайшая точка ясного зрения с возрастом отдаляется от глаза. Такое ослабление аккомодации, связанное с возрастом, называется пресбиопией (в переводе c греческого означает - старческое зрение). Название это не совсем верное, так как ослабление аккомодации начинается уже с раннего детства и длится всю жизнь. В среднем ежегодно аккомодация ослабляется на 0,4 Д (т.е. каждый день на 0,001 Д), значит аккомодация у каждого из нас сегодня не та, что была вчера. Но в молодом возрасте, когда запас аккомодации еще очень большой, это ослабление аккомодации не заметно.
Проявляется пресбиопия, как правило, после 40 лет, когда работа на близком расстоянии бывает затрудненной, буквы сливаются и даже могут появиться головные боли. Быстрее проявляется пресбиопия при гиперметропии, при которой для ясного зрения нужно постоянно аккомодировать. Позднее проявляется пресбиопия у эмметропа, а у миопа в зависимости от степени миопии пресбиопия может долго не проявляться (например, при миопии в 3,0Д миоп свободно читает на расстоянии 33 см и не замечает пресбиопии вообще. Устранить явления, связанные с пресбиопией, можно назначением соответствующих выпуклых стекол, которые заменяют собой ослабленную силу хрусталика.
Теоретически высчитано и практически многократно проверено, что эмметропу в 40 лет следует назначить стекло в +1,0 Д, в 50 лет -2,0 Д, в 60 лет - 3,0Д (схема Каца), т.е., при появлении пресбиопии, на каждые 10 лет (после 30) необходимо назначать +1,0 Д. При гиперметропии необходимо суммировать силу гиперметропии и пресбиопии (напр., +2,0 Д в 60 лет +3,0 Д=5,0 Д и т.д.). При миопии: от стекла, которое выражает пресбиопию отнимаем силу миопической рефракции (напр., М 5,0 Д в 60 лет – 3,0Д-5,0Д = -2,0 Д для чтения).
При пресбиопии и наличии аномалий рефракции можно назначать бифокальные стекла. До этого времени мы разбирали аккомодацию с вами так, будто в зрении принимает участие только один глаз. Аккомодация одного глаза называется абсолютной аккомодацией. Когда мы пользуемся двумя глазами, то к аккомодации присоединяется и конвергенция.
Конвергенция измеряется в метроуглах. Аналогично как и при диоптрийном вычислении, один метроугол - это угол при сведении зрительных линий к точке фиксации, которая находится на расстоянии 1 м (угол между перпендикуляром, опущенным на переносицу и зрительной линией при сведении осей).
Еще до недавнего времени считали, что определенной степени конвергенции соответствует определенная степень аккомодации и наоборот. Т.е., если глаза конвергируют на 4 метроугла, то аккомодируют на 4,0 Д. В действительности такое бывает только при эмметропии. При аметропии связь между аккомодацией и конвергенцией существует, но не в такой зависимости и при определенной конвергенции глаза одного и того же человека могут по разному аккомодировать. Та аккомодация, которую имеют глаза при определенной степени конвергенции зрительных осей (при двух открытых глазах) называется относительной аккомодацией. Относительная аккомодация всегда меньше, чем абсолютная. Бывает положительной и отрицательной. Положительная определяется стеклами соncav, которые обозначаются знаком "-", а отрицательная convex (+).
Знание раздела рефракции имеет очень важное значение в практике, так как количество рефракционных больных составляет наибольшую группу среди офтальмологических больных. Нет практически человека, который хотя бы раз в жизни не обратился к врачу за корригирующими стеклами. Очки с оптической целью человечество использует еще с XIIIст.
В практике имеет большое значение определение рефракции. Для определения рефракции существует 2 метода: субъективный и объективный. На практических занятиях вы познакомитесь с этими методами исследования. Субъективный метод определения рефракции заключается в подборе корригирующего стекла. Объективный метод - это скиаскопия (теневая проба) и рефрактометрия с помощью авторефрактометра.