Астигматизм физика способы устранения
Живете вы не печалитесь, смотрите на мир слегка прищуриваясь, и вдруг вам сообщают, что у вас астигматизм. Астигматизм – оптика глаза с неправильной фокусировкой, когда на сетчатке нет четкости из-за искажений в роговице или хрусталике глаза. Самостоятельно нельзя поставить такой диагноз – его обнаруживает офтальмолог. И возникает вопрос – что с ним делать? Надеть очки или контактные линзы, тренироваться с утра до ночи как рекомендует интернет или отдать себя в руки хирургов, чтобы «подправили» прицел?
А еще вариант – ничего не делать, продолжать жить как раньше, не болит же ничего.
Важное правило – понять с каким отделом глаза связана эта оптическая проблема. От этого будет зависеть метод коррекции или лечения астигматизма.
Второе важное правило – понять, насколько он меняется с течением времени, так как астигматизм может быть одним из симптомов заболевания глаз, которые требуют лечения.
Третье важное правило – в каком возрасте он обнаружен и какова его величина. У детей он требует постоянной коррекции очками с самого раннего возраста и, нередко, дополнительных занятий на аппаратах. Если этого не делать, то глаз станет «лениться», появится амблиопия – снижение зрения, которое нельзя исправить никакими способами коррекции в более старшем возрасте.
Хирургическое лечение – удел взрослого человека старше 18 лет. Если роговица здоровая и просто «кривая» – добро пожаловать на лазерную коррекцию зрения. Если роговица тонкая и больная – лечим, укрепляем и корригируем другими методами.
Как подобрать очки при астигматизме
Если астигматизм вызывает нечеткость зрения, глаза быстро устают, контуры предметов расплываются или двоятся, ощущается сухость и резь в глазах при незначительных зрительных нагрузках, зрение ухудшается в сумерках – вам нужны астигматические очки.
Астигматические очки еще называют цилиндрическими, это самый простой, относительно экономичный и эффективный метод коррекции.
Такой подбор представляет собой многоэтапный процесс обследования оптической системы глаза. Специфичность астигматических линз в том, что они должны исправлять зрение сразу и по вертикали, и по горизонтали с разной оптической силой линз. Поэтому астигматические линзы имеют неравномерный изгиб, напоминающий овал или растянутую сферу.
В начале должно проводиться обследование оптики глаза на нескольких приборах, включая авторефрактометр, аберрометр, кератометр, роговичный топограф, щелевой микроскоп
О том, как это происходит, я писала здесь (потому как диагностика для очков и лазера одинаковая): «Мы добрались до побочных эффектов лазерной коррекции зрения — и ещё до диагностики»
Получив первичное представление о степени, типе и виде астигматизма окулист проверяет остроту зрения без коррекции и с максимальной коррекцией каждым глазом в отдельности, затем двумя глазами. Выбирается тот вариант стекла, который обеспечивает наилучшую четкость видения. Потом обязательно должен следовать этап адаптации к подобранным линзам.
Если подбор астигматики проводится впервые, особенно у взрослых или пожилых людей, то очень важно учесть максимально переносимую величину астигматических линз. Иначе при ношении будет возникать головокружение, зрительный дискомфорт, невозможность перемещения в пространстве. Часто в этих случаях пациентам выписывают временные промежуточные очки с неполной коррекцией, а затем понемногу ее усиливают после окончания периода адаптации.
При высоких степенях близорукости и дальнозоркости, сочетающихся с астигматизмом, подобрать очки сложнее, период привыкания к ним может затянуться. Об этом офтальмолог должен заранее вас предупредить.
Схема для обозначения положения осей корригирующих стекол при астигматизме
Ну и такие очки не лишены недостатков – как и общих со всеми очками (изменение внешности человека, запотевание линз, необходимость периодической замены, ограничение поля зрения и т.п.), так и специфических недостатков.
Астигматические очки сложны в подборе, стоимость цилиндрических линз высокая, нужно время для адаптации и в некоторых случаях их полная непереносимость.
Что лучше при астигматизме — очки или линзы?
С эстетической точки зрения линзы не влияют на внешность и не ограничивают обзор, поэтому имеют множество активных пользователей. Кроме того, еще есть пара очевидных преимуществ с медицинской точки зрения:
- Во-первых, силу их можно менять, если близорукость прогрессирует.
- Во-вторых, в контактной линзе острота зрения часто повыше, так как линзы помещаются непосредственно на роговицу, а между очковыми линзами и роговицей есть расстояние.
- В-третьих, возможна коррекция линзами с большой разницей в оптике двух глаз, потому что размер изображения на сетчатке будет одинаковый.
- Ну и, наконец, при умеренном астигматизме до 1,5 диоптрий легко можно добиться коррекции обычными сферическими линзами за счет выравнивания поверхности слезой.
Что с линзами не так, так это ежедневное их нахождение на поверхности роговицы.
Обо всех проблемах, с которыми могут столкнуться пользователи контактных линз, я писала в прошлом посте: Что опаснее: ношение контактных линз или лазерная коррекция?
Много в этом случае зависит от вашей педантичности, чистоплотности и достатка. Ежедневные контактные линзы лучше многоразовых, но стоят они дороже. Но в долговременной перспективе есть все шансы заработать инфекционное, травматическое или дистрофическое состояние глаз.
При выборе вида контактных линз с астигматизмом офтальмологи чаще советуют мягкие торические. Коррекция сильного меридиана такими линзами сочетается с исправлением близорукости или дальнозоркости. Специальная геометрия линз удерживает изделие в стабильном положении, делая его независимым от движений глаз. Поэтому оно воздействует только на нужный меридиан.
Конфигурация астигматической линзы
При неэффективности попыток консервативной коррекции рекомендована операция с использованием лазера.
Лазерная коррекция зрения при астигматизме
Лазерная коррекция зрения при астигматизме – отличный способ избавиться от очков или контактных линз по медицинским показаниям. Я обращаю внимание своих пациентов на то, что астигматизм не дает возможности четко видеть ни на близком, ни на дальнем расстоянии и это еще одна причина для того, чтобы расстаться с этой проблемой навсегда.
Каким способом провести коррекцию нужно решать в зависимости от анатомии и физиологии глаза после проведения комплексного диагностического обследования.
Возможна коррекция всеми существующими на сегодняшний день методами: ReLex SMILE, FLEX, FemtoLASIK, LASIK или PRK. Об особенностях этих видов коррекции подробно написано в серии предыдущих постов:
→ Лазер, который режет внутри роговицы: процедура ReLEх на физическом уровне
→ Телеметрия с лазера для коррекции зрения: полная операция с комментариями (не для слабонервных)
→ История операций по коррекции зрения: сравнение рисков и побочных эффектов
→ Ещё пара неочевидных вещей, которые вам могут не рассказать до лазерной коррекции зрения
→ FAQ про лазерную коррекцию ReLEx SMILE: да, в России есть, но нет, в России нет
→ Мы добрались до побочных эффектов лазерной коррекции зрения — и ещё до диагностики
→ Оборудование операционной для коррекции зрения
На что обязательно нужно обратить внимание – «больная» роговица – это противопоказание к любому типу лазерной хирургии, включая самый современный и щадящий ReLex SMILE. А астигматизм – это один из симптомов «больной» роговицы в явном или скрытом состоянии (кератоконуса). Поэтому прицельная диагностика важна в любом случае. Если роговица не позволяет сделать лазерную коррекцию зрения, то в этом случае можно решить вопрос с помощью имплантации факичных линз.
Внутриглазная контактная линза для коррекции астигматизма
Когда к астигматизму присоединяются близорукость или дальнозоркость есть еще один хирургический метод как альтернативный вариант – поставить внутриглазную контактную линзу на собственный хрусталик, которая не видна внешне и снимать ее не нужно. Этот вариант подходит для тех случаев, где толщины роговицы либо не хватает, либо в ее структуру нельзя вмешиваться. Таким образом одной простой процедурой можно решить проблему и высокой близорукости, и астигматизма.
Эти импланты создаются из биосовместимых материалов, способных жить внутри глаза десятки лет пока пространства хватит или не появится катаракта. Такие линзы «выращиваются» индивидуально с заданными параметрами, например, «минусом» и с необходимым астигматическим компонентом и имплантируются в глаз в определенном положении.
Оптический диаметр линзы от 5,5 мм до 4,65 мм в зависимости от величины миопии – чем больше минус, тем меньше оптическая зона, чтобы не сильно «утолщать» линзу.
Длина опорной (гаптической) части может составлять 115 мм, 120 мм, 125 мм, 130 мм – это рассчитывается индивидуально, исходя из замеров внешних ориентиров и внутренних пространств. Коррекция астигматизма возможна от 1 до 6 диоптрий и при этом достигается очень высокое качество зрения.
Детали «аугментации» факичных линз описаны в посте ранее:
→ «Аугментация» глаза: что мы встраиваем в него сегодня, и под что ещё останется место
→ Расчёт интраокулярных факичных линз (встраиваемых в глаз) – продолжаем про глаз и его биомеханику
Кстати, имплантация (как, впрочем, и расчёт) такого рода линз требует навыков и мастерства. Мне по жизни приходилось извлекать чужие факичные линзы, поставленные «задом-наперед» или «вверх тормашками».
В современных моделях факичных линз есть отверстие в центре для свободного перемещения внутриглазной жидкости:
Тангенциальная кератотомия — коррекция в «упрощенном» варианте
В 1980-х гг. академиком Святославом Федоровым с соавторами была разработана математическая модель деформации роговицы после выполнения дозированных кератотомических разрезов на передней части роговицы. Согласно данной модели появилась и получила мировую известность операция — передняя радиальная кератотомия – т.е. коррекция зрения насечками на роговице.
Принципы передней дозированной кератотомии были использованы для коррекции различных форм астигматизма. Для коррекции простого миопического астигматизма была разработана так называемая тангенциальная кератотомия — ослабляющая рефракцию в сечении, перпендикулярном направлению разреза, а для коррекции сложного миопического астигматизма применялась радиально-тангенциальная кератотомия.
Выглядело это схематически вот так – как нарезанный кусками пирог:
Выполнялось это вручную осколком лезвия на дозированную глубину – отсюда и результаты были довольно ориентировочные.
Сегодня с появлением фемтосекундных технологий (лазерных импульсов ультракороткого действия) без нагрева и повреждения окружающих тканей рядом расширяющихся кавитационных пузырьков мы можем производить разрез ткани (фемтодиссекцию) как универсальным «скальпелем». С помощью фемтосекундного лазера мы повышаем клиническую точность, безопасность и эффективность данного метода в коррекции роговичного астигматизма, по сравнению с «традиционной» кератотомией.
На сегодняшний день мы можем использовать этот альтернативный метод в клинических ситуациях, при которых практически невозможно провести требуемую очковую или контактную коррекцию, ввиду выраженной иррегулярности роговицы, а также провести экстракцию лентикулы или эксимерлазерную рефракционную операцию из-за недостаточности толщины стромы роговицы для коррекции миопического астигматизма. Этот метод – самый «бюджетный» вариант коррекции.
Астигматические хрусталики — импланты с цилиндрической оптикой
Все, о чем я писала выше касалось только изменения формы какого-то отдела глаза или добавления в него кое-чего. Но есть способ скорректировать оптику глаза, удалив что-то и заменив это на имплантат с добавочными полезными свойствами.
Итак, удаление собственного хрусталика и замена его на искусственный астигматический. Их называют еще цилиндрическими или торическими.
Как происходит операция по удалению хрусталика и в каких случаях она нужна я писала здесь:
→ Катаракта: это ждёт лично вас (если доживёте, конечно)
→ Имплантируем искусственный хрусталик (вам это понадобится лет после 60)
Кстати, если у пациента имеется хрусталиковый астигматизм, то он исчезнет после удаления собственного хрусталика.
А вот если роговица неровная, то в этом случае может помочь искусственный хрусталик-линза, оптическая часть которого имеет цилиндрическую добавку наподобие линзы для очков при астигматизме – торическая интраокулярная линза (ИОЛ).
Выглядит это вот так:
Есть еще варианты:
Суть в том, что торические ИОЛ в добавок к двояковыпуклой сферической оптике имеют на задней поверхности торический компонент, а сильная ось промаркирована двумя соосными метками для позиционирования хрусталика в конце операции.
Таким образом мы получаем одномоментную коррекцию афакии и роговичного астигматизма с помощью торических ИОЛ, использование которых позволяет избежать дополнительных рефракционных операций на роговице при остаточном астигматизме.
Основные требования к таким линзам – это не только нейтрализация роговичного астигматизма сразу после операции, но и необходимость стабильного положения ИОЛ в капсульном мешке в течение длительного срока. Ротационная нестабильность торических моделей ИОЛ служит причиной значительного снижения зрения в послеоперационном периоде. Наиболее частой причиной ротационной нестабильности ИОЛ является сморщивание капсульного мешка вследствие развития фиброзного процесса, в результате этого линзы «поворачиваются» вокруг своей оси по часовой стрелке.
В продвинутых операционных микроскопах изображение нужной оси для ориентации линзы проецируется на изображение в микроскопе. Вот так:
Изображение в микроскопе с проекцией меток в нужном меридиане
Кросслинкинг и роговичные кольца — влияние на астигматизм
Такие операции, как кросслинкинг и имплантация внутрироговичных сегментов также влияют на оптику глаза. Они приводят к укреплению каркаса роговицы, к моделированию более правильной и регулярной роговицы, уменьшая ее кривизну.
В каких случаях это нужно смотрите здесь: Кератоэктазия (кератоконус, «выпуклая роговица»): что это и что с этим делать
Для расчёта необходимой длины, толщины и геометрии сегментов существуют номограммы и различные формулы в помощь хирургу, но точность таких расчетов не так высока, как при лазерной коррекции или имплантации линз. Основная цель в данном случае – лечебная, а улучшение оптики является бонусом к ней.
Итогом всего будет несколько выводов:
- Чем раньше производится коррекция выявленного астигматизма, тем меньше вероятность развития осложнений, в том числе резкого ухудшения зрения, развития «ленивого» глаза, формирования косоглазия.
- Методов коррекции астигматизма много и выбор всегда индивидуален.
- Для корректного подбора необходимо затратить определенные усилия и время.
- Ранняя коррекция очками является залогом здоровья глаз. Нужно регулярно посещать офтальмолога для контроля состояния зрения.
Источник
У этого термина существуют и другие значения, см. Астигматизм.
Астигматизм наклонного пучка лучей.
М — меридиональная фокальная поверхность.
S — сагиттальная фокальная поверхность.
Астигмати́зм — аберрация, при которой изображение точки, находящейся вне оптической оси, и образуемое узким пучком лучей, представляет собой не круглое пятно рассеяния, а два отрезка прямой. Эти отрезки расположены перпендикулярно друг другу на разных расстояниях от плоскости безаберрационного фокуса (плоскости Гаусса)[1]. Астигматизм полностью отсутствует в осевом пучке и нарастает по мере увеличения наклона пучка относительно оптической оси. В результате изображение на границах угла поля зрения получается нерезким и не может быть сфокусировано одновременно для горизонтальных и вертикальных линий[2].
Физический смысл[править | править код]
Астигматизм возникает вследствие того, что лучи наклонного пучка имеют различные точки сходимости — точки меридионального или сагиттального фокусов бесконечно тонкого наклонного пучка.
Астигматизм объясняется зависимостью углов преломления лучей пучка от углов их падения.[П 1]
Так как отдельные лучи наклонного пучка падают на преломляющую поверхность под разными углами, то и преломляются на разные углы, пересекаясь на разном же расстоянии от преломляющей поверхности. Причём, можно найти такое положение для поверхности изображения, когда все лучи пучка расположенные в одной из плоскостей (меридиональной или сагиттальной)[П 2] пересекутся на этой поверхности. Таким образом, астигматический пучок формирует изображение точки в виде двух астигматических фокальных линий, на соответствующих фокальных поверхностях, которые имеют форму поверхностей вращения кривых с различными параметрами, и касаются одна другой в точке оси системы.
Если положения этих поверхностей, для некоторой точки поля, не совпадают, то говорят о наличии астигматизма, понимая под этим астигматическую разность меридионального и сагиттального фокусов.
При этом, если меридиональные фокусы располагаются ближе к поверхности преломления, нежели сагиттальные, то говорят о положительном астигматизме, а если дальше, то об отрицательном. В случае совпадения фокальных поверхностей астигматическая разность равна нулю, астигматический пучок вырождается в гомоцентрический, фигура рассеяния переходит в точку, а кривизна результатирующей поверхности будет определять кривизну поля изображения.
В теории аберраций третьего порядка астигматизм характеризуется третьей суммой (коэффициентом) Зейделя (SIII) и рассматривается совместно с кривизной поверхности изображения, характеризуемой четвёртой суммой Зейделя (SIV). Такое совместное рассмотрение обусловлено зависимостью проявлений этих аберраций.
Причём, формулы, с помощью которых определяются астигматические фокусы, включают оба этих коэффициента.
Так, например, меридиональная составляющая для некоторой точки изображения расположенной на высоте может быть определена как
,
где — фокусное расстояние системы.
Графическое представление астигматизма[править | править код]
Астигматизм оптической системы часто описывают графически — на основании расчёта положений астигматических фокусов элементарных пучков, откладывая по оси ординат углы наклона главных лучей, а по оси абсцисс расстояния астигматических фокусов от плоскости Гаусса[3].
Полученные кривые позволяют судить о форме астигматических фокальных поверхностей, и на основании этого о некоторых особенностях исследуемой системы.
Так, например, астигматизм положительного знака, как правило, соответствует случаю, когда система, так же, имеет и кривизну поверхности изображения (понимая под последней поверхность, расположенную между обеими поверхностями астигматических фокусов). В этом случае фигура рассеяния для периферийной точки плоского объекта будет представлять собой размытый овал. Одновременная же фокусировка на все точки плоского объекта для такой системы будет невозможна.
Значительный отрицательный астигматизм позволяет «совместить» поверхность изображения с плоскостью Гаусса. Однако, по причине того, что периферийные точки плоского объекта изображаются недостаточно сфокусированным лучами, резкое изображение точек такого объекта будет возможно только в центре поля.
Исправленный астигматизм для объективов разных типов (условного монокля и триплета). На схеме также видно как зависит величина астигматизма от угла прохождения лучей света через объектив
Исправление астигматизма[править | править код]
Так как астигматизм присущ не только широким, но и тонким (элементарным) пучкам лучей, то диафрагмирование никак не влияет на его величину. Поэтому, как и другие аберрации, астигматизм корригируется подбором кривизны поверхностей и толщин оптических компонентов, а также воздушных промежутков между ними.
Одним из примеров простейшего объектива, с исправленным астигматизмом, будет объектив монокль конструкции Уоллостона, где, направляемые апертурной диафрагмой, наклонные пучки лучей встречаются поверхностями менискообразной линзы под небольшими углами к нормалям. При этом, положительный астигматизм задней (выпуклой) поверхности мениска оказывается настолько невелик, что может быть скомпенсирован отрицательным астигматизмом передней (вогнутой) поверхности.
Однако, в этом случае, даже при полном устранении астигматизма, кривизна поверхности изображения велика. Таким образом, скорректированный астигматизм ещё не гарантирует резкости по всему полю изображения.
Поэтому, при расчёте, так называемых, анастигматов используются более сложные решения, позволяющие исправить, в пределах некоторого угла, обе эти аберрации. Причём, как правило, даже исправленный астигматизм имеет небольшую отрицательную величину, тем меньшую, чем шире угол зрения объектива.
Астигматизм системы, не обладающей центральной симметрией[править | править код]
Для оптических систем, не имеющих центральной симметрии, астигматизм может быть обусловлен неодинаковостью кривизны преломляющей поверхности в меридиональном и сагиттальном сечениях.
Частным случаем астигматического пучка, образованного такой системой, является пучок, образованный положительной цилиндрической линзой, одно изображение которой находится на отрезке прямой, а другое — в бесконечности.
См. также[править | править код]
- Аберрация оптической системы
- Анастигмат
Примечания[править | править код]
- ↑ Согласно четвёртому закону геометрической оптики, отношение синуса угла падения к синусу угла преломления — величина постоянная и равна обратному отношению показателей преломления сред.
- ↑ В оптических системах с центральной симметрией меридиональной плоскостью, будет любая плоскость, к которой принадлежит оптическая ось системы. Так, например, практически все изображения оптических схем фотографических объективов являются именно меридиональными сечениями. В европейской и американской оптической литературе эта плоскость чаще именуется тангенциальной.
Сагиттальной плоскостью, для любого пучка лучей лежащего в меридиональной плоскости, будет плоскость, включающая главный луч этого пучка, и перпендикулярная меридиональной плоскости.
В аксиально-симметричных оптических системах такое деление очень важно для оценки свойств внеосевых и/или наклонных лучей, хотя может и не иметь смысла для лучей расположенных непосредственно на оптической оси
Источники[править | править код]
Литература[править | править код]
- Д. С. Волосов. Глава II. Оптические аберрации объективов // Фотографическая оптика. — 2-е изд. — М.,: «Искусство», 1978. — С. 91—234. — 543 с.
- Е. А. Иофис. Фотокинотехника / И. Ю. Шебалин. — М.,: «Советская энциклопедия», 1981. — С. 28, 29. — 447 с.
- Э. Д. Тамицкий, В. А. Горбатов. Глава I. Техника фотографической съёмки // Учебная книга по фотографии / Фомин А. В., Фивенский Ю. И.. — М.: «Лёгкая индустрия», 1976. — С. 7—128. — 320 с. — 130 000 экз.
Источник