Астигматизм у детей википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Астигматизм.

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.

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]

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.

У Вікіпедії є статті про інші значення цього терміна: Астигматизм.

Астигматизм ока (з грец. «а» — відсутність, «стигма» — пляма або точка[1]) — недолік ока, зумовлений несферичною формою рогівки або кришталика, за якого промені світла не фокусуються в одній точці. При астигматизмі ока промені світла, що виходять з однієї точки, неоднаково заломлюються в оці на різних його меридіанах (правильний астигматизм ока), або на різних відрізках одного меридіана (неправильний астигматизм ока), внаслідок чого на сітківці утворюється спотворене зображення.

Клінічні ознаки[ред. | ред. код]

Основним симптомом є нечіткість зору, за якої складно розгледіти дрібні деталі як зблизька, так і здалеку[2]. Око, яке страждає на астигматизм, чітко сприймає пряму лінію лише в одному меридіані[3].

Види[ред. | ред. код]

Астигматизм може бути обумовлений нерівномірною кривизною рогівки або неправильною формою кришталика, залежно від чого розрізняють рогівковий й кришталиковий астигматизм[4].

Є дві форми рогівкового астигматизму: правильний, при якому рогівка має форму еліпсоїда обертання, а промені світла заломлюються на різних меридіанах по-різному (найчастіше вроджений, коригується), і неправильний, зумовленому помутніннями і рубцевими змінами рогівки, за якого не лише різні меридіани мають неоднакову заломну силу, а й кожний меридіан зокрема (найчастіше набутий, не коригується)[4].

Залежно від розміщення сітківки відносно двох фокальних ліній розрізняють[1]:

• складний міопічний астигматизм — фокальні лінії попереду сітківки;
• простий міопічний астигматизм — одна з фокальних ліній на сітківці, інша  — попереду;
• змішаний астигматизм — сітківка між фокальними лініями;
• простий гіперметропічний астигматизм — одна з фокальних ліній на сітківці, інша  — позаду;
• складний гіперметропічний астигматизм — фокальні лінії позаду сітківки.

При сфероастигматизмі має місце не астигматизм, а сферична аберація, яка за своїми проявами подібна[5], оскільки за неї промені також не фокусуються в одній точці.

Причини виникнення[ред. | ред. код]

Причини виникнення астигматизму невідомі[2]. Припускають, що спадковість мало впливає на розвиток астигматизму, але, з іншої точки зору, форма очного яблука, а отже, і спричинений її порушенням астигматизм, можливо, успадковується[6].

Якщо астигматизм прогресує, це може бути симптомом кератоконусу[2].

Індукований астигматизм (постопераційний астигматизм) — астигматизм, набутий як ускладнення після операції на оці, зокрема антиглаукомної[7]. Астигматизм розвивається після антиглаукомної операції з вірогідністю 40 % у ранньому післяопераційному періоді та 29 % протягом трьох місяців згідно з результатами дослідження, опублікованими в 2011-му році[8].

Наслідки[ред. | ред. код]

Величину фізіологічного астигматизму, яка не впливає на зорову функцію та не потребує корекції, прийнято за 0,5 діоптрії[9].

Якщо не коригувати астигматизм, який потребує корекції, це збільшує навантаження на м’яз, який забезпечує акомодацію ока, оскільки, незалежно від його дії, на сітківці фокусуються лише ті чи інші фокусні лінії. Посилення спазму акомодації може прискорити прогресування відповідно короткозорості чи далекозорості.

Відсутність оптимальної оптичної корекції астигматизму впливає на формування нейронних зв’язків, які забезпечують формування повноцінних механізмів монокулярного, бінокулярного та глибинного зору[10]. Якщо не здійснити корекцію астигматизму в дітей, коли такий астигматизм наявний лише в одного ока, це може спричинити амбліопію[2]. Аметропії, тобто дефекти заломлювальної здатності ока[11], пов’язані з астигматизмом, можуть спричиняти меридіональну амбліопію, тобто таку, за якої знижується гострота зору при розрізненні предметів певної орієнтації[12].

Діагностування[ред. | ред. код]

Лазерна ретинометрія дозволяє виявити асиметрію гостроти зору в вертикальному й горизонтальному меридіанах навіть за невеликого ступеня астигматизму (0,25—1,25)[10]. Основною перевагою цього методу є те, що внаслідок когерентності та монохромності лазерного випромінення він дає можливість досліджувати ретинальну гостроту зору в різних меридіанах незалежно від аномалій рефракції, аберацій і порушення прозорості оптичної системи[13].

Вимірювання астигматизму відносно однієї предметної точки або відносно однієї точки сітківки дає змогу встановити лише сумарний астигматизм, а для визначення його складових треба вимірювати в кількох зонах сітківки або відносно декількох точок поля зору ока[5].

Корекція[ред. | ред. код]

Окуляри та контактні лінзи[ред. | ред. код]

Астигматизм як аберацію оптичної системи можна компенсувати додавши до системи циліндричну лінзу. Зір при астигматизмі ока вдається в тій чи іншій мірі покращити, користуючись окулярами з циліндричними скельцями або контактними лінзами[4].

Сенс оптичної корекції астигматизму в переміщенні головних фокальних ліній вздовж оптичної осі ближче до сітківки й зміні форми оптичного коноїда з метою суміщення фокальних ліній і фокусування паралельних променів у одній точці[1].

У разі корекції окулярами чи контактними лінзами не здійснюється хірургічного втручання в організм людини. Якщо товщина рогівки не дозволяє здійснити повну корекцію форми рогівки зміною її форми (як описано нижче), то носити окуляри чи лінзи доводиться також після операції.

Заміна кришталика[ред. | ред. код]

У разі кришталикового астигматизму, корекцію може бути здійснено його заміною хірургічним шляхом.

Для корекції рогівкового астигматизму ока також застосовують штучні кришталики з циліндричними оптичними поверхнями[5].

Заміну кришталика як спосіб корекції астигматизму можуть суміщати із заміною кришталика, яку здійснюють для інших цілей.

Зміна форми рогівки[ред. | ред. код]

Корекції форми рогівки передує топографія рогівки (англ. corneal topography). Наприклад, рогівковий топограф Orbscan II дозволяє безконтактно отримати карту рогівки зі стандартною похибкою середнього значення вимірювання товщини рогівки ±2,63 мікрон[14]. Таке вимірювання займає 1,5 секунди[15].

Застосовують хірургічну процедуру усунення астигматизму шляхом послаблення більш сильного меридіану рогівки за допомогою мікронасічок в області крайньої периферії рогівки[16][неавторитетне джерело]. Сучасне обладнання може виконувати мікронасічки в автоматичному режимі, наприклад діамантовими мікролезами, що послаблює «сильний» меридіан протягом кількох тижнів[16][неавторитетне джерело].

Ексимер-лазерна корекція астигматизму здійснюється шляхом змінювання форми передньої поверхні рогівки[5]. Серед лазерної субепітеліальної кератомії (LASEK) і Laser assisted in Situ Keratomileusis (LASIK), які є найбільш поширеними методами ексимер-лазерної корекції, перший є більш ефективним для корекції астигматизму за результатами дослідження, опублікованими 2012-го року[17].

Історія[ред. | ред. код]

Хірургічну процедуру усунення астигматизму шляхом послаблення більш сильного меридіану рогівки за допомогою мікронасічок в області крайньої периферії рогівки застосовували з кінця 70-х років XX століття, однак її виконували вручну і за відсутності діагностичного обладнання для складання топографічної карти рогівки, яка давала б точну картину всіх особливостей заломлюючої сили рогівки та її товщини в усіх точках[16][неавторитетне джерело]. Існує щонайменше чотири найбільш популярних сучасних варіантів приладу, який виконує дугові насічки[18], один з яких, названий за ім’ям Іоанніса Г. Паллікаріса, застосовується, зокрема, в Україні[16].

Див. також[ред. | ред. код]

• Короткозорість
• Далекозорість
• Астигматизм як аберація оптичних систем.

Примітки[ред. | ред. код]