Оптическая система и рефракция глаза. Их особенности и возрастная динамика у детей. | Руководство по детской офтальмологии

Описание

Оптическая система глаза
Глаз человека представляет собой (сложную оптическую систему, которая состоит из роговицы, влаги передней камеры, хрусталика и стекловидного тела. Преломляющая сила глаза зависит от величины радиусов кривизны передней поверхности роговицы, передней и задней поверхностей хрусталика, расстояний между ними и показателей преломления роговицы, хрусталика, водянистой (влаги и стекловидного тела.

Оптическая сила задней поверхности роговицы не учитывается, поскольку показатели преломления ткани роговицы и влаги передней камеры одинаковы.

Приближенно можно сказать, что преломляющие поверхности глаза сферичны и их оптические оси совпадают, т. е. глаз является центрированной системой. В действительности же оптическая система глаза обладает (многими погрешностями.

Так, роговица сферична только в центральной зоне, показатель преломления наружных слоев хрусталика меньше, чем внутренних, неодинакова степень преломления лучей в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Помимо того, оптические характеристики в разных глазах существенно различаются, причем определить их трудно. Все это осложняет вычисление оптических констант глаза.

Для проведения расчетов, связанных с оптической системой глаза, предложены упрощенные схемы этой системы, основанные на средних величинах оптических констант, полученных при измерении многих глаз. На рис. 21 показан схематически глаз. В табл. 7 приведены его основные характеристики.

Как видно на рисунке, передняя и задняя главные плоскости пересекают оптическую ось глаза на расстоянии соответственно 1,47 и 1,75 мм от вершины роговицы.

Приближенно можно считать, что эти плоскости расположены в одном месте — на расстоянии 1,6 мм от вершины роговицы.
Переднее и заднее фокусные расстояния, если их отсчитывать от главных плоскостей, равны соответственно 16,78 и 22,42 мм.

Чаще, однако, определяют передневершинное и задневершинное фокусные расстояния, т. е. положение главных фокусов относительно вершины роговицы. Эти расстояния равны соответственно 15,31 и 24,17 мм.
Предложены и более простые схемы оптической системы глаза, в которых имеется только одна преломляющая поверхность — передняя поверхность роговицы и одна среда - усредненная внутриглазная среда. Такой глаз называют редуцированным.

Наиболее удачным является редуцированный глаз, предложенный В. К. Вербицким (1928). Его основные -характеристики: главная плоскость касается вершины роговицы, радиус кривизны последней 6,82 мм, длина переднезадней оси 23,4 мм, радиус кривизны сетчатки 10,2 мм, показатель преломления внутриглазной среды 1,4, общая преломляющая сила 58,82 дптр.

Как и другим оптическим системам, глазу свойственны монохроматические и хроматические аберрации. Вследствие сферической аберрации: лучи, исходящие из точечного света, собираются не в точке, а в 'некоторой зоне на оптической оси глаза (рис. 22). В результате этого на сетчатке образуется круг светорассеяния. Глубина этой зоны для нормального человеческого глаза колеблется от 0,5 до 1,0 дптр.

В следствие хроматической аберрации лучи коротковолновой части спектра (сине-зеленые) пересекаются в глазу на более близком от роговицы расстоянии, чем лучи длинноволновой части спектра (красные). Интервал между фокусами этих лучей в глазу может достигать 1,0 дптр.

Практически все глаза в той или иной степени обладают еще одной аберрацией - неправильным астигматизмом из-за отсутствия идеальной сферичности преломляющих поверхностей (роговицы и хрусталика. Неправильный астигматизм приводит к неравномерному распределению света на сетчатке; светящаяся точка образует на сетчатке область сложного дифракционного изображения, в которой могут выделяться участки максимальной освещенности.

ФИЗИЧЕСКАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ РЕФРАКЦИЯ ГЛАЗА
В физике рефракцией оптической системы принято считать ее преломляющую силу, выраженную в диоптриях. Физическая рефракция глаза человека (варьирует от 51,8 до 71,3 дптр.

Для получения четкого изображения важна не преломляющая сила оптической системы глаза, а ее способность фокусировать лучи на сетчатке. В связи c этим в офтальмологии пользуются понятием клинической рефракции, под которой понимают соотношение между преломляющей силой и положением сетчатки или, чтото же самое, между фокусным расстоянием оптической системы и длиной переднезадней оси глаза.

Различают два вида клинической рефракции глаза — статическую и динамическую. Статическая рефракция характеризует способ получения изображений на сетчатке в состоянии максимального расслабления аккомодации. Нетрудно заметить, что статическая рефракция - искусственное понятие и отражает лишь структурные особенности глаза как оптической камеры, формирующей ретинальное изображение.

Для того, чтобы правильно решать многие вопросы, связанные со зрительной деятельностью в естественных условиях, необходимо иметь представление о функциональных особенностях оптической системы глаза. Судить о таких особенностях позволяет динамическая рефракция, под которой понимают преломляющую силу оптической системы глаза относительно сетчатки при действующей аккомодации.

Статическая рефракция глаза. Эмметропия и аметропия. Статическая рефракция определяется положением заднего главного фокуса оптической системы глаза относительно сетчатки. При эмметропической рефракции этот фокус совпадает с сетчаткой, при аметропиях — располагается либо впереди сетчатки (близорукость), либо позади нее (дальнозоркость).
[banner_centerrs] {banner_centerrs} [/banner_centerrs]

При эмметропической рефракции дальнейшая точка ясного зрения (punctum remotum) находится в бесконечности, при близорукости - перед глазом на (конечном расстоянии, при дальнозоркости — позади глаза (рис. 23).

В (клинической практике о степени аметропии судят по силе линзы, которая ее корригирует и искусственно превращает глаз в эмметропический. В (СВЯЗИ (С этим (миопическую рефракцию обычно обозначают знаком «—», а гиперметропическую знаком « + », хотя в физическом смысле при близорукости имеется относительный избыток, а при дальнозоркости — недостаток преломляющей силы глаза.

При аметропиях в условиях максимального расслабления аккомодации изображение на сетчатке объекта, находящегося в бесконечности, бывает нечетким. Каждая точка образует на сетчатке не точку, а круг, называемый кругом светорассеяния. Примерный диаметр его (можно (оцределить но формуле:

где г -ширина зрачка, мм; А — величина аметропии, дптр; В — преломляющая сила глаза.
Последнюю можно считать равной примерно 60,0 дптр. Тогда формула приобретает вид:

Динамическая рефракция глаза, ее особенности при эмметропической рефракции, дальнозоркости и близорукости.

В естественных условиях в соответствии с задачами зрительной деятельности преломляющая сила оптической системы глаза постоянно меняется, т. е. действует не статическая, а динамическая рефракция глаза, связанная с аппаратом аккомодации.

Регуляция аккомодации осуществляется как парасимпатическим, так и симпатическим отделами вегетативной нервной системы. Вегетативная иннервация аккомодации - сложный целостный процесс, в котором гармонично участвуют и парасимпатический, и симпатический отделы нервной системы и который нельзя сводить к простому антагонизму действия этих систем.

В связи с этим при ее максимальном расслаблении в физиологических условиях применение гоимпатомиметиков дает небольшой дополнительный расслабляющий эффект. Однако это не означает, что симпатическая нервная (система ведает аккомодацией для дали, а парасимпатическая — для близи.

Такая концепция упрощает истинную картину, и создается ложное представление о существовании двух относительно изолированных (аппаратов аккомодации. Между тем аккомодация — это единый механизм оптической установки глаза к любому расстоянию, в котором всегда участвуют, сложно взаимодействуя, и парасимпатический, и симпатический отделы вегетативной нервной системы.

Динамическая рефракция может играть роль как следящей (при перемещении фиксируемого объекта в переднезаднем направлении), так и стабилизирующей (при фиксации неподвижного объекта) системы. При максимальном расслаблении аккомодации динамическая рефракция почти совпадает со статической, и глаз устанавливается к дальнейшей точке ясного зрения.

При эмметропии и гиперметропии эта область очень широкая — от ближайшей точки ясного зрения до бесконечности. Однако для того чтобы ясно видеть в указанном диапазону расстояний, гиперметрический сглаз в отличие от эмметропического должен напрягать свою аккомодацию на величину, равную степени аметропии, уже при рассматривании предмета, находящегося в бесконечности.

При близорукости область аккомодации занимает небольшой участок вблизи от глаза. Чем больше близорукость, тем ближе к глазу дальнейшая точка ясного зрения и тем уже область аккомодации. Миопическому глазу, преломляющая сила оптической системы которого и без того велика, аккомодация помочь не может, наоборот, при (напряжении ресничной мышцы область аккомодации еще больше суживается.

При отсутствии стимула к аккомодации (в темноте шли в безориетирном пространстве) сохраняется (некоторый тонус ресничной мышцы, за (счет которого глаз устанавливается к точке (ipunctum medium), занимающей промежуточное положение между дальнейшей и ближайшей точками ясного зрения.

Положение этих точек можно выразить в диоптриях, зная их расстояние от глаза. Разность между максимальной динамической (Р). и статической (R) рефракцией определит объем абсолютной (монокулярной) аккомодации. Следовательно, этот показатель отражает способность ресничной мышцы к максимальному сокращению и расслаблению.

В зависимости от состояния (зрительной системы и условий исследования положение стабильных с позиции статической рефракции точек дальнейшего зрения, ближайшего зрения и покоя аккомодации меняется в достаточно широком диапазоне, что очень точно отражает участие динамической рефракции в зрительном акте. (В связи с этим для характеристики динамической рефракции глаза (пользуются понятием о зонах и (различают зону дальнейшего зрения, зону относительного покоя, зону ближайшего зрения.

Объем относительной аккомодации характеризует возможный диапазон изменений напряжения ресничной мышцы при бинокулярной фиксации объекта, расположенного на конечном от глаз расстоянии. Обычно — это 33 см, среднее рабочего расстояние для близи.

Различают отрицательную и (положительную части объема относительной аккомодации. О них судят соответственно по максимальной плюсовой и максимальной минусовой линзам, при которых еще сохраняется ясность видения (текста на этом расстоянии. Отрицательная часть объема относительной аккомодации - это ее израсходованная часть, положительная — неизрасходованная, резерв, или запас, (аккомодации.

Таким образом, при нормальном бинокулярном зрении взаимосвязь между аккомодацией и конвергенцией не бывает жесткой: три неизмененной конвергенции возможны изменения аккомодации, при неизмененной аккомодации - изменения конвергенции в достаточно широких пределах. В первом случае речь идет об объеме относительной аккомодации, во втором - о фузионных резервах.

При устранении условий для бинокулярного зрения путем разобщения глаз связь между аккомодацией и конвергенцией приобретает почти линейный характер: на каждую диоптрию напряжения аккомодации приходится определенная величина схождения зрительных осей. Эту величину называют отношением аккомодационной конвергенции к аккомодации (АКА).

ОСОБЕННОСТИ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И РЕФРАКЦИИ ГЛАЗА У ДЕТЕЙ
Глаз новорожденного имеет значительно более (короткую, чем глаз взрослого, переднезаднюю ось (примерно 17—18 мм) и более высокую (80,0—90,9 дптр) преломляющую силу. (Особенно значительны различия в преломляющей силе хрусталика: 43,0 дптр у детей и 20,0 дптр у взрослых. Преломляющая сила роговицы глаза новорожденного равна в среднем 48,0 дптр, взрослого = 42,5 дптр.

Глаз новорожденного, как правило, имеет гиперметропическую рефракцию. Степень ее составляет в среднем 2,0- 4,0 дптр. Рефракция глаза новорожденного широко варьирует. На рис. 24 представлены гиютопраммы распределения клинической рефракции глаз новорожденных и взрослых. Такие гистограммы называют рефракционными кривыми.

В первые 3 года жизни ребенка происходит интенсивный рост глаза, а также уплощение роговицы и особенно хрусталика. К Зим годам длина переднезадней оси глаза достигает 23 мм, т. е. составляет примерно 95% от размера глаза взрослого. Роют главного яблока продолжается до 14—15/лет. К этому возрасту длина оси глаза достилает в среднем 2Д мм, преломляющая сила роговицы — 43,0 дптр, хрусталика — 20,0 дптр.

По мере роста глаза вариабельность его клинической рефракции уменьшается. Рефракция глаза медленно усиливается, т. е. смещается в сторону эмметропической. Рефракционная кривая взрослых в отличие от таковой новорожденных имеет острую вершину. В области слабой (0 - + 1,0 дптр) гиперметропии и асимметричную форму: кривая на стороне близорукости более пологая и длинная, чем на стороне дальнозоркости. Процесс превращения пологой симметричной рефракционной кривой новорожденных в островершинную несимметричную кривую взрослых носит название процесса эмметропизации.

Представление о частоте отдельных видов клинической рефракции глаза в детском и молодом возрасте дают табл. 8 и рис. 25, при построении которых использованы данные В. Ф. Уткина (1971).

Анализ табл. 8 и рис. 25 показывает, что в первые годы жизни ребенка преобладающим видом рефракции является дальнозоркость. Так, в возрасте до 3 лет она выявлена в 92,8% всех исследованных глаз. Частота эмметропической рефракции и близорукости в этом возрасте очень мала соответственно 3,7 и 2%. По мере увеличения возраста распространенность дальнозоркости уменьшается, но остается на достаточно высоком уровне, а эмметропигчеокой рефракции и близорукости увеличивается.

Особенно заметно увеличивается частота близорукости начиная с 11—14 лет. В возрасте 19—25 лет удельный вес ее достигает 28,7%. На долю дальнозоркости и эмметропической рефракции в этом возрасте приходится 31,2 и 39,7% соответственно.

Хотя количественные показатели распространенности отдельных видов рефракции глаз у детей, приводимые разными авторалли, заметно варьируют, отмеченную выше общую закономерность изменения рефракции глаз по мере увеличения возраста подчеркивают все.

Предпринимаются попытки установить средневозрастные нормы рефракции глаз у детей и использовать этот показатель для решения практических задач. Однако, как доказывает анализ статистических данных, величина рефракции у детей одного и того же возраста настолько различается (табл. 9), что такие нормы могут быть лишь условными.

Указанные закономерности выявлены при анализе результатов однократного обследования больших групп детей (так называемый поперечный (срез структуры рефракции) и в принципе правильно отражают общую тенденцию формирования рефракции глаз у детей.

Помимо этой общей тенденции, отмечаются некоторые особенности процесса рефрактогенеза, выявляемые при многократных обследованиях одних и тех же групп детей на протяжении многих лет (так называемый продольный срез структуры рефракции).

По данным Э. С. Аветисова и соавт. (1976), в процессе наблюдения за детьми дошкольного возраста в течение 3—5 лет установлено, что у 32,6% из них рефракция усилилась, у 47,1% не изменилась и у 20,3% стала слабее (табл. 10). Очевидно, указанными особенностями рефрактогенеза во многом объясняется то обстоятельство, что, помимо приближения рефракции к эмметропии, уменьшается ее вариабельность (рис. 26).

Статическая рефракция (продолжает медленно изменяться с течение ЯШ-31НИ. Общая тенденция к изменению (средней величины рефракции, (начиная с рождения и «кончая возрастом 70 лет, отражена на схеме (рис. 27), составленной И. (1971). Согласно этой схеме, можно выделить две фазы гинерметропизации глаза (ослабление рефракции) — в раннем детском возрасте и в период от 30 до 60 лет и (две стадии мионизаиии глаза (усиление рефракции) — в аво1зрасте от 10 до 30 лет и после 60 лет.

Следует иметь в виду, что (мнение об ослаблении рефракции в раннем детском возрасте и усилении ее после 60 лет разделяют не все исследователи.

С увеличением возраста изменяется также динамическая рефракция глаза (рис. 28). Особого внимания заслуживают три возрастных периода.

Первый — от рождения до 5 лет — характеризуется прежде всего неустойчивостью показателей динамической рефракции глаза. В этот период ответ аккомодации на запросы зрения и склонность ресничной мышцы к спазму не вполне адекватны. Рефракция в зоне дальнейшего зрения лабильна и легко сдвигается в сторону близорукости.

Врожденные патологические состояния (врожденная близорукость, нистагм и др.), при которых снижается деятельность динамической рефракции глаза, могут задерживать ее нормальное развитие. Тонус аккомодации обычно достигает 5,0— 6,0 дптр и более в основном за счет гиперметрической рефракции, характерной для данного возрастного периода.

Два других периода это, по-видимому, критические возрастные периоды повышенной уязвимости динамической рефракции: возраст 8 — 14 лет, в котором происходит особенно активное формирование системы динамической рефракции глаза, и возраст 40—50 лет и более, когда эта система подвергается инволюции.

В возрастной период 8—14 лет статическая рефракция приближается к эмметропии, в результате чего создаются оптимальные условия для деятельности динамической рефракции глаза. Вместе с тем это период, когда общие нарушения организма и адинамия могут оказывать неблагоприятное действие на ресничную мышцу, способствуя ее ослаблению, и значительно возрастает зрительная нагрузка.

Из особенностей динамической рефракции глаза у лиц 40— 50 лет и старше следует выделить изменения, представляющие собой закономерные проявления возрастной инволюции глаза, и изменения, связанные с патологией органа зрения и общими болезнями пожилого и старческого возраста.

К типичным проявлениями физиологического старения глаза можно отнести пресбиопсию, Обусловленную главным образом снижением эластичности хрусталика, уменьшение объема аккомодации, медленное ослабление рефракции (снижение степени близорукости, переход эмметропической рефракции в дальнозоркость, повышение степени дальнозоркости), увеличение относительной частоты астигматизма обратного типа, более быструю утомляемость глаз вследствие снижения адаптационной способности.

Из состояний, связанных с возрастной патологией глаза, на первый 1план выступают изменения рефракции при начинающемся помутнении хрусталика. Из общих болезней, оказывающих наибольшее влияние на динамическую рефракцию, следует выделить сахарный диабет, при котором оптические установки глаза характеризуются большой лабильностью.

ОПТИЧЕСКАЯ КОРРЕКЦИЯ АМЕТРОПИИ
Следует различать непосредственное влияние очков на остроту зрения и зрительную работоспособность — «тактический» эффект оптической коррекции, а также влияние их на динамику рефракции и некоторые болезненные состояния глаза (астенопия, псевдомиопия, амблиопия, косоглазие) - стратегический эффект оптической (коррекции, причем второй эффект в известной мере реализуется через первый.

При обследовании больного, для того, чтобы назначать ему очки, врач решает две тесно связанные между собой задачи:

• определяет статическую рефракцию каждого глаза;
  
• определяет требуемую оптическую коррекцию, которая зависит от состояния статической и динамической рефракции, возраста больного, монокулярной и бинокулярной переносимости очков, a также показаний к их назначению.
  

Целесообразен следующий порядок обследования:

• определяют остроту зрения каждого глаза;
  
• проводят пробу с плюсовыми и минусовыми сферическими линзами для ориентиров очного определения вида и степени аметропии; существенное повышение остроты зрения будет свидетельствовать, помимо того, о преимущественно рефракционной причине его ухудшения;
  
• (назначают медикаментозные средства, расслабляющие аккомодацию;
  
• определяют рефракцию в условиях циклоплегии;
  
• в условиях циклоплегии проверяют остроту зрения каждого глаза с линзами (без применения диафрагмы), полностью корригирующими аметропию в условиях циклоплегии (с этими линзами острота зрения должна быть максимальной);
  
• после того как окончится действие циклоплеглического средства, на основе результатов предыдущего этана обследования общих правил назначения очков при различных видах аметропии и пробного ношения очков в течение 15 - 30 мин (чтение, ходьба, перемещение взора с одного предмета на другой, движения головой и глазами) окончательно решают вопрос о рациональной оптической коррекции. При этом учитывают хорошую бинокулярную переносимость очков как для дали, так и для близи.
  

Детям дошкольного возраста, а также детям с амблиопией очки назначают только на основании результатов объективного определения рефракции в условиях циклоплегии.

Назначение очков при дальнозоркости. Показаниями к назначению очков при дальнозоркости (табл. 11) служат астенопические жалобы или снижение остроты зрения хотя бы одного глаза.

В таких случаях, как правило, назначают постоянную оптическую коррекцию в зависимости от субъективной переносимости с тенденцией к максимальному исправлению аметропии. Если при астенопии такая коррекция не приносит облегчения, то для зрительной работы на близком расстоянии выписывают более сильные (на 1,0—2,0 дптр) стекла. При небольших степенях дальнозоркости и нормальной остроте зрения можно ограничиться назначением очков для работы только на близком расстоянии.

Детям раннего возраста (2—4 лет) при дальнозоркости более 3,5 дптр целесообразно выписывать очки для постоянного ношения на 1,0 дптр слабее, чем степень аметропии. В таких случаях смысл оптической коррекции заключается в устранении условий для возникновения (аккомодационного косоглазия.

Назначение очков при близорукости. При близорукости низкой и средней степени для дали, как правило, рекомендуется полная коррекция. Правила оптической коррекции для близи определяются состоянием аккомодации.

Если она ослаблена (изменение эргограммы, уменьшение запаса относительной аккомодации, зрительный дискомфорт при чтении в очках), то назначают (вторую пару очков для работы па близком расстоянии или бифокальные очки (для постоянного ношения.

Верхняя половина таких очков служит для зрения вдаль и снабжена стеклами, полностью или почти полностью исправляющими близорукость, (нижняя половина стекол, предназначенная для работы на близком расстоянии, слабее верхней на (1,0; 2,0 или 3,0 дптр в зависимости от субъективных ощущений ребенка и степени близорукости. Чем она выше, тем обычно больше разница в силе стекол, предназначенных для дали и для близи. Это пассивный способ оптической коррекции близорукости.

Назначение очков при астигматизме и анизометропии. При астигматизме всех видов показано постоянное ношение очков. Астигматический компонент коррекции назначают в (зависимости от субъективной переносимости с тенденцией к полному исправлению астигматизма. Сферический компонент коррекции выписывают в соответствии с общими правилами назначения очков при дальнозоркости и близорукости.

При анизометропии назначают постоянную оптическую коррекцию, учитывая субъективно переносимую разницу между силой корригирующего стекла правого и левого глаза. Дети младшего возраста хорошо переносят разницу стекол до 5,0 дптр. Обычно лучше переносится оптическая коррекция анизометропии для дали, чем для близи, поэтому разница в силе стекол для дали может быть несколько больше, чем для близи.

Назначение призматической коррекции. При декомпенсированной экзофагии для близи, сочетающейся с недостаточностью аккомодации, можно назначить призматические элементы коррекции, в частности бифокальные сферопризматические очки (БСПО).