Оптическая сила роговицы и хрусталика
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 мая 2019;
проверки требуют 2 правки.
Хруста́лик (лат. lens) — прозрачное тело, расположенное внутри глазного яблока между стекловидным телом и радужкой; является биологической линзой, хрусталик составляет важную часть светопреломляющего и светопроводящего аппарата глаза.
Хрусталик представляет собой прозрачное двояковыпуклое округлое эластичное образование, циркулярно фиксированное к цилиарному телу. Задняя поверхность хрусталика прилегает к стекловидному телу, спереди от него находятся радужка и передняя и задняя камеры.
Размеры и оптические свойства[править | править код]
Максимальная толщина хрусталика взрослого человека примерно 3,6—5 мм (в зависимости от напряжения аккомодации), его диаметр около 9—10 мм. Радиус кривизны передней поверхности хрусталика в покое аккомодации равен 10 мм, а задней — 6 мм, при максимальном напряжении аккомодации передний и задний радиус сравниваются, уменьшаясь до 5,33 мм.
Показатель преломления хрусталика неоднороден по толщине и в среднем составляет 1,386 или 1,406 (ядро) также в зависимости от состояния аккомодации.
В покое аккомодации преломляющая сила хрусталика составляет в среднем 19,11 диоптрий, при максимальном напряжении аккомодации — 33,06 дптр.
У новорождённых хрусталик почти шаровидный, имеет мягкую консистенцию и преломляющую силу до 35,0 дптр. Дальнейший рост его происходит, в основном, за счёт увеличения диаметра.
Гистологическое строение[править | править код]
В хрусталике выделяют капсулу (сумку), капсулярный эпителий и основное вещество хрусталика.
Капсула[править | править код]
Снаружи хрусталик покрыт тонкой эластичной бесструктурной капсулой, которая представляет собой однородную прозрачную оболочку, сильно преломляющую свет и защищающую хрусталик от воздействия различных патологических факторов. Капсула при помощи ресничного пояска прикрепляется к ресничному телу.
Толщина капсулы хрусталика по всей его поверхности неодинакова: спереди часть капсулы толще, чем сзади (соответственно 0,008—0,02 и 0,002—0,004 мм), это обусловлено тем, что на передней поверхности под капсулой располагается одиночный слой эпителиальных клеток.
Наибольшей толщины капсула достигает в двух концентричных экватору её поясах — переднем (находится в 1 мм внутри от места прикрепления передних волокон ресничного пояска) и заднем (кнутри от места заднего прикрепления ресничного пояска). Наименьшая толщина капсулы — в области заднего полюса хрусталика.
Эпителий[править | править код]
Эпителий хрусталика характеризуется как однослойный плоский неороговевающий; главными его функциями являются трофическая, камбиальная и барьерная.
Эпителиальные клетки, соответствующие центральной зоне капсулы (напротив зрачка), уплощены и плотно прилегают друг к другу. Здесь практически не происходит деление клеток.
По мере продвижения от центра к периферии наблюдается уменьшение размера эпителиальных клеток, усиление их митотической активности, а также относительное увеличение высоты клеток так, что в области экватора эпителий хрусталика практически превращается в призматический, образуя ростковую зону хрусталика. Здесь происходит образование так называемых волокон хрусталика. Молодые лентовидные клетки оттесняют старые волокна к центру, формируя ядро хрусталика. Размер и плотность ядра с годами увеличивается и к 45 годам становится достаточно плотным, что приводит к снижению аккомодативных способностей у эмметропов (ухудшение зрения вблизи).
Вещество хрусталика[править | править код]
Основная масса хрусталика образована волокнами, которые представляют собой клетки эпителия, вытянутые в длину. Каждое волокно представляет собой прозрачную шестиугольную призму. Вещество хрусталика, образованное белком кристаллином, совершенно прозрачно и так же, как другие компоненты светопреломляющего аппарата, лишено сосудов и нервов. Центральная, более плотная часть хрусталика, утратила ядро, укоротилась, и при наложении на другое волокно стала называться ядром, в то время, как периферическая часть образует менее плотную кору.
В процессе внутриутробного развития хрусталик получает питание от стекловидной артерии. Во взрослом состоянии питание хрусталика всецело зависит от стекловидного тела и водянистой влаги.
Примечания[править | править код]
Ссылки[править | править код]
- Хрусталик — статья из Большой советской энциклопедии, 3 издание.
- Хрусталик — статья из БМЭ, 3 издание.
Источник
2.1.1. Строение глаза
На рисунке 2.1. изображен разрез глазного яблокаи показаны основные детали глаза.
Рис. 2.1. Горизонтальный разрез правого глаза.
Глаз представляет собой шаровидное тело (глазное яблоко), почти полностью покрытое непрозрачной твердой оболочкой (склерой). В передней части глаза оболочка переходит
в выпуклую и прозрачную роговицу. Склера и роговица обуславливают форму глаза, защищают его и служат местом крепления глазодвигательных мышц. Диаметр всего глазного яблока около
22-24 мм, масса 7-8 г.
Тонкая сосудистая пластинка (радужная оболочка) является диафрагмой, ограничивающей проходящий пучок лучей. Через отверстие в радужной оболочке (зрачок) свет проникает
в глаз. В зависимости от величины падающего светового потока диаметр зрачка может изменяется от 1 до 8 мм.
Помимо сосудов радужная оболочка содержит большое количество пигментных клеток, в зависимости от их содержания и глубины залегания радужная оболочка имеет различный цвет. Когда
в радужной оболочке нет никакого цветного вещества, то она кажется красной от крови, заключенной в пронизывающих ее кровеносных сосудах. В этом случае глаза плохо защищены от света и иногда страдают
светобоязнью (альбинизмом), но в темноте превосходят по остроте зрения глаза с темной окраской.
Хрусталик представляет собой двояковыпуклую эластичную линзу, которая крепится на мышцах ресничного тела. Ресничное тело обеспечивает изменение формы хрусталика. Хрусталик
разделяет внутреннюю поверхность глаза на две камеры: переднюю камеру, заполненную водянистой влагой, и заднюю камеру, заполненную стекловидным телом.
Внутренняя поверхность задней камеры покрыта сетчаткой, представляющей собой светочувствительный слой. Получаемое светочувствительными элементами сетчатки раздражение передается
волокнам зрительного нерва и по ним достигает зрительных центров мозга. Между сетчаткой и склерой находится тонкая сосудистая оболочка, состоящая из сети кровеносных сосудов, питающих
глаз.
Место входа зрительного нерва представляет собой слепое пятно. Немного выше расположено желтое пятно – участок наиболее ясного видения. Линия, проходящая через центр
желтого пятна и центр хрусталика, называется зрительной осью. Она отклонена от оптической оси глаза на угол около 5°.
2.1.2. Упрощенная оптическая схема
глаза
Поток излучения, отраженный от наблюдаемого предмета, проходит через оптическую систему глаза и фокусируется на внутренней поверхности глаза – сетчатой оболочке, образуя на ней
обратное и уменьшенное изображение (мозг «переворачивает» обратное изображение, и оно воспринимается как прямое). Оптическую систему глаза составляют роговица, водянистая влага, хрусталик и стекловидное
тело (рис. 2.2). Особенностью этой системы является то, что последняя среда, проходимая светом непосредственно перед образованием изображения на сетчатке, обладает показателем преломления,
отличным от единицы. Вследствие этого фокусные расстояния оптической системы глаза во внешнем пространстве (переднее фокусное расстояние) и внутри глаза (заднее фокусное расстояние) неодинаковы.
Рис. 2.2. Оптическая система глаза.
Преломление света в глазе происходит главным образом на его внешней поверхности – роговой оболочке, или роговице, а также на поверхностях хрусталика. Радужная оболочка определяет
диаметр зрачка, величина которого может изменяться непроизвольным мышечным усилием от 1 до 8 мм.
Оптическая система глаза чрезвычайно сложна, поэтому при расчетах хода лучей обычно пользуются упрощенными, эквивалентными истинному глазу «схематическими глазами». В таблице 2.1
приведены данные для аккомодированного и не аккомодированного глаза.
| № | В состоянии покоя | В состоянии наибольшей аккомодации | ||||
| пов-ти | радиус кривизны | осевое расстояние | показатель преломления | радиус кривизны | осевое расстояние | показатель преломления |
| 1 | 7,7 | 0,5 | 1,376 | 7,7 | 0,5 | 1,376 |
| 2 | 6,8 | 3,1 | 1,336 | 6,8 | 2,7 | 1,336 |
| 3 | 10,0 | 3,6 | 1,386 | 5,33 | 4,0 | 1,386 |
| 4 | -6,0 | 15 | 1,336 | -5,33 | 15 | 1,336 |
| Оптическая сила | Оптическая сила | |||||
Таблица 2.1. Данные «схематического глаза».
Оптическая сила глаза вычисляется как обратное фокусное расстояние:
где – заднее фокусное расстояние глаза, выраженное в метрах.
2.1.3. Аккомодация
Аккомодация – это способность глаза приспосабливаться к четкому различению предметов, расположенных на разных расстояниях от глаза.
Аккомодация происходит путем изменения кривизны поверхностей хрусталика при помощи натяжения или расслабления ресничного тела. Когда ресничное тело натянуто, хрусталик растягивается
и его радиусы кривизны увеличиваются. При уменьшении натяжения мышцы хрусталик под действием упругих сил увеличивает свою кривизну.
В свободном, ненапряженном состоянии нормального глаза на сетчатке получаются ясные изображения бесконечно удаленных предметов, а при наибольшей аккомодации видны самые близкие
предметы.
Положение предмета, при котором создается резкое изображение на сетчатке для ненапряженного глаза, называют дальней точкой глаза.
Положение предмета, при котором создается резкое изображение на сетчатке при наибольшем возможном напряжении глаза, называют ближней точкой глаза.
При аккомодации глаза на бесконечность задний фокус совпадает с сетчаткой. При наибольшем напряжении на сетчатке получается изображение предмета, находящегося на расстоянии около
9 см (рис. 2.4).
Разность обратных величин расстояний между ближней и дальней точкой называют диапазоном аккомодации глаза (измеряется в дптр).
С возрастом способность глаза к аккомодации постепенно уменьшается. Скажем, в возрасте 20 лет для среднего глаза ближняя точка находится на расстоянии около 10 см (диапазон аккомодации
10 дптр), в 50 лет ближняя точка располагается на расстоянии уже около 40 см (диапазон аккомодации 2.5 дптр), а к 60 годам уходит на бесконечность, то есть аккомодация прекращается. Это явление
называется возрастной дальнозоркостью или пресбиопией.
Расстояние наилучшего зрения – это расстояние, на котором нормальный глаз испытывает наименьшее напряжение при рассматривании
деталей предмета.
В среднем расстояние наилучшего зрения составляет около
25-30 см, хотя для каждого человека оно может быть индивидуальным.
Источник
Хрусталик уникален. Это единственная естественная биологическая линза. Без нее теряется способность видеть.
Расположение, строение
Орган расположен внутри глазного яблока, за зрачком. Химически он представляет собой белок кристалин. Биологически – это клетки эпителия, сильно вытянутые в длину. Каждая представляет собой прозрачную шестиугольную призму.
Молекулы белка имеют огромные размеры, а значит тело, построенное из него, не может обладать прозрачностью. Тем и удивителен хрусталик, что, несмотря на белковое строение, он способен пропускать через себя световые лучи. Ученые считают, что природа в этом случае максимально использовала возможности прозрачности, заложенные в белке.
В центре орган более плотный, к периферии становится тоньше. В нем выделяют:
- капсулу;
- эпителий;
- основное вещество.
Капсула – эластичная прозрачная оболочка, играющая защитную роль. Впереди она толще, чем сзади. Капсула прикрепляется с помощью эластичного ресничного пояска или цилиарной связки. Он подвешивает хрусталик, закрепляя его на цилиарном теле.
Эпителий – слой неороговевших клеток. В центре они тесно прижаты друг другу и почти не делятся. Чем ближе к периферии, тем клетки активнее. На периферии они делятся, образуя зону роста, в которой образуются новые волокна. При появлении молодых волокон старые передвигаются к центру, где постепенно формируется ядро, которое со временем становится все больше и плотнее, из-за чего у людей после 45 лет ухудшается ближнее зрение.
Свойства
Ребенок рождается с шаровидным мягким хрусталиком. В это время его преломляющая сила составляет около 35,0 диоптрий.
В дальнейшем орган увеличивается за счет разрастания в диаметре. Его параметры у взрослого человека достигают 10 мм в диаметре и 5 мм в толщину.
Находящаяся в покое линза имеет преломляющую силу около 19 диоптрий. Максимальное напряжение цилиарной мышцы приводит к увеличению до 33 дптр.
Аккомодация
Так называется способность линзы изменять оптическую силу. Она позволяет хорошо видеть на ближнем расстоянии. Чем старше человек, тем меньше у него аккомодация. Примерно к 60 годам она становится практически нулевой. Уменьшение этой способности приводит к появлению возрастной дальнозоркости.
Аккомодация позволяет компенсировать несовершенную от природы оптическую систему – человеческий глаз. Его части не идеально прозрачные, но за счет эластичности линзы и ее способности изменять толщину и кривизну человек получает достаточно четкое изображение.
Катаракта
В хрусталике нет капилляров, по нему не проходят нервы, не протекает лимфа. Между тем, как всякая часть организма он должен получать питательные вещества и выделять отходы. Это происходит непосредственно через капсулу.
Линзу омывает жидкость с определенным составом. Если химические показатели этой жидкости меняются, она начинает недополучать нужные элементы, в ней замедляются окислительные реакции. В результате она становится мутной. Это заболевание офтальмологи называют катарактой. Оно очень распространено. В возрасте за 50 лет у каждого пятого развивается катаракта, но бывают и врожденные случаи. Молодые люди могут лишаться прозрачности хрусталика из-за травмы.
Атрофия
Атрофией называется уменьшение объема органа из-за отсутствия питания. Это, по сути, максимально выраженный дистрофический процесс. Отсутствие питательных элементов приводит к сокращению клеток и тканей. Не получая кислорода и химических соединений, клетки замедляют обмен веществ и вскоре погибают. После этого они распадаются на маленькие молекулы и выводятся из организма.
Этот процесс идет постоянно, но в нормальных условиях погибшие клетки заменяются на новые. При дистрофии новые клетки не образуются. Те, которые остались, расширяются, чтобы орган сохранил нормальный размер.
Атрофия может затрагивать все яблоко или только отдельные структуры. Атрофия хрусталика не приводит к изменению его размеров, но оптические функции могут полностью утратиться.
Причиной этой патологии могут быть могут быть:
- травмы или воспаления черепа, мозга, глаз;
- наследственность.
Врачи используют для лечения атрофии медикаментозные и хирургические способы. Важно пролечить основную патологию, поскольку изменения в органах зрения – только следствие. Но чаще всего терапия не приводит положительным результатам и хрусталик приходится заменять на ИОЛ.
Замена
Единственный надежный способ избавления от катаракты или атрофии – замена. Раньше линзу не удаляли, а просто передвигали, освобождая зрачок. В результате за ним оказывалось обычное отверстие.
После этого терялось значительное количество оптической силы. Лучи попадали на сетчатку, не фокусируясь, поэтому человек после такой операции видел нечетко. Его острота зрения составляла всего 2-3 %.
К счастью, сейчас доступен идеальный способ лечения катаракты. Искусственные линзы представляют собой абсолютно идентичную природным оптическую систему.
Впервые имплантация была произведена в 1949 году. В то время после операции часто возникали осложнения из-за того, что имплант соприкасался с роговицей. После этого требовалась длительная реабилитация. Сейчас его закрепляют по-другому. Он оказывается прочно зафиксирован радужной оболочкой, что не дает ему перемещаться в стекловидное тело.
Можно ли заменить хрусталик второго глаза? Современные импланты и техника их вживления позволяют проводить операции при двусторонней катаракте.
Как меняют хрусталик глаза:
- восстанавливают один глаз;
- через 2-3 месяца оперируют второй.
На первом глазу создается близорукость не более 2 диоптрий, чтобы читать без очков. На втором вставляется линза, рассчитанная на зрение вдаль. У таких пациентов впоследствии зрение переключается автоматически – вблизи они смотрят одним глазом, а вдаль другим.
Источник
Хрусталик
разделяет
внутреннюю поверхность глаза на две
камеры:
переднюю
камеру, заполненную водянистой влагой,
и заднюю камеру, заполненную стекловидным
телом.
Хрусталик представляет собой двояковыпуклую
эластичную линзу, которая крепится на
мышцах ресничного тела. Ресничное тело
обеспечивает изменение формы хрусталика.
Сокращение
или расслабление волокон ресничного
тела приводит к расслаблению или
натяжению цинновых связок, которые
отвечают за изменение кривизны хрусталика.
Глаз
позвоночных часто сравнивают с
фотокамерой, так как система линз
(роговица и хрусталик) дает перевернутое
и уменьшенное изображение объекта на
поверхности сетчатки.( Герман Гельмгольц).
Количество
проходящего через хрусталик света
регулируется переменной
диафрагмой (зрачком),
а хрусталик способен фокусировать более
близкие и более удаленные объекты.
Оптическая
система
— диоптрический аппарат- представляет
собой сложную, неточно центрированную
систему линз, которая отбрасывает
перевернутое, сильно уменьшенное
изображение окружающего мира на сетчатку
(мозг «переворачивает обратное
изображение, и оно воспринимается как
прямое) Оптическую
систему глаза составляют — роговица,
водянистая влага, хрусталик и стекловидное
тело.
При
прохождении лучей через глаз они
преломляются на четырех поверхностях
раздела:
1. Между воздухом и роговицей
2. Между роговицей и водянистой влагой
3. Между водянистой влагой и хрусталиком
4.
Между хрусталиком и стекловидным телом.
Преломляющие
среды имеют разные показатели преломления.
{Сложность
оптической системы глаза затрудняет
точную оценку хода лучей внутри него
и оценку изображения на сетчатке.
Поэтому пользуются упрощенной моделью
— «редуцированным глазом», в котором
все преломляющие среды объединяют в
единую сферическую поверхность и они
имеют один и тот же показатель преломления.
Большая
часть преломления происходит при
переходе из воздуха в роговицу — эта
поверхность действует как сильная линза
в 42 D, а также на поверхностях хрусталика.
Преломляющая сила
Преломляющая
сила линзы измеряется ее фокусным
расстоянием (f)
. Это то расстояние позади линзы, на
котором параллельные пучки света
сходятся в одной точке.
Узловая
точка—
точка в оптической системе глаза через
которую лучи идут не преломляясь.
Преломляющая
сила рефракций любой оптической системы
выражается в диоптриях.
Диоптрия
—
равна преломляющей силе линзы с фокусным
расстоянием 100
см или 1 метр
Оптическая
сила глаза вычисляется как обратное
фокусное расстояние:
1/f=
D
где
f—
заднее фокусное расстояние глаза
(выраженное в метрах)
В
нормальном глазу общая преломляющая
сила диоптрического аппарата составляет
59
D
при
рассматривании далеких предметов
и 70,5
D —
при рассматривании
близких предметов.
Аккомодация
Для
получения четкого изображения предмета
на каком-то определенном расстоянии
оптическая система должна быть
перефокусирована. Для этого существуют
2-а простых способа –
а)
смещение
хрусталика относительно сетчатки, как
в фотокамере (у лягушки); -( Уильям
Бейц
–американский офтальмолог –теория
связана с поперечными и продольными
мышцами -19 век)
б)
или увеличение его преломляющей силы
(у человека)
– ( Герман Гельмгольц).
Приспособление
глаза к ясному видению удаленных на
разное расстояние предметов называют
— аккомодацией. Аккомодация происходит
путем изменения кривизны поверхностей
хрусталика при помощи натяжения или
расслабления ресничного тела. Усиление
рефракции хрусталика при аккомодации
на ближнюю точку достигается увеличением
кривизны его поверхности, т.е. он
становится более округлым, а на дальнюю
точку плоским.
Изображение на сетчатке получается
действительным уменьшенным и обратным.
При
аккомодации происходят изменения
кривизны хрусталика, т.е. его преломляющей
способности. Изменения кривизны
хрусталика обеспечивается его
эластичностью
и цинновыми связками,
которые прикреплены к ресничному телу.
В ресничном теле находятся гладкомышечные
волокна.
При их сокращении тяга цинновых связок
ослабляется (они всегда натянуты и
растягивают капсулу сжимающую и
уплощающую хрусталик). Хрусталик
вследствие своей эластичности принимает
более выпуклую форму, если происходит
расслабление цилиарной мышцы (ресничное
тело) — цинновые связки натягиваются и
хрусталик уплощается.
Таким
образом,
ресничные
мышцы являются аккомодационными мышцами.
Они
иннервируются парасимпатическими
нервными волокнами
глазодвигательного нерва. Если закапать
атропин
(выключается парасимпатическая система)
нарушается
ближнее зрение,
так как происходит расслабление
ресничного тела и натяжение цинновых
связок — хрусталик уплощается.
Парасимпатические
вещества
— пилокарпин
и эзерин-
вызывают
сокращение ресничной мышцы и расслабление
цинновых связок.
Хрусталик
имеет выпуклую форму.
В
глазу с нормальной рефракцией резкое
изображение далекого объекта на
сетчатке образуется только в том случае,
если расстояние между передней поверхности
роговицы и сетчаткой составляет 24,
4 мм
(в среднем 25-30
см)
Расстояние
наилучшего зрения
— это расстояние, на котором нормальный
глаз испытывает наименьшее напряжение
при рассматривании деталей предмета.
Для
нормального глаза молодого человека
дальняя
точка ясного видения лежит в бесконечности.
Ближняя
точка ясного видения находится на
расстоянии 10 см от глаза
(ближе четко видеть нельзя лучи идут
параллельно).
С
возрастом из-за отклонения формы глаза
или преломляющей силы диоптрического
аппарата эластичность хрусталика
падает.
В
пожилом возрасте ближняя точка сдвигается
(старческая дальнозоркость или
пресбиопия),
так в
25 лет ближняя
точка располагается на расстоянии уже
около 24
см,
а к 60
годам уходит на бесконечность.
Хрусталик с возрастом становится менее
эластичным и при ослаблении цинновых
связок его выпуклость или не изменяется
или изменяется незначительно. Поэтому
ближайшая точка ясного видения
отодвигается от глаз. Коррекция этого
недостатка за счет двояковыпуклых линз.
Существуют еще две аномалии преломления
лучей (рефракции) в глазу.
1.
Близорукость или миопия (фокус
перед сетчаткой в стекловидном теле).
2.
Дальнозоркость или гиперметропия (фокус
перемещается за сетчатку).
Основной
принцип всех дефектов состоит в том,
чтопреломляющая
сила и длина глазного яблокане
согласуется между собой.
При
миопии
— глазное
яблоко слишком длинно, а преломляющая
сила имеет нормальную величину.
Лучи
сходятся перед сетчаткой
в стекловидном теле, а на сетчатке
возникает круг расстояния. У близорукого
дальняя точка ясного видения находится
не в бесконечности, а на конечном, близком
расстоянии. Корректирование — необходимо
уменьшить
преломляющую силу глаза, используя
вогнутые линзы с отрицательными
диоптриями.
При
гиперметропии
и пресбиопии
(старческая),
т.е.
дальнозоркости,
глазное
яблоко является слишком коротким и
поэтому параллельные лучи отдалеких
предметов собираются сзади сетчатки,
а на ней получается расплывчатое
изображение предмета. Этот недостаток
рефракции может быть компенсирован
путем аккомодационного усилия, т.е.
увеличением выпуклости хрусталика.
Коррекция
с помощью положительных диоптрий, т.е.
двояковыпуклых линз.
Астигматизм
— (относится к аномалиям рефракции)
связан с неодинаковым
преломлением лучей
в разных направлениях (н-р по вертикальному
и горизонтальному меридиану). Все люди
в небольшой степени являются астигматиками.
Это связано с несовершенством строения
глаза в результате не
строгой сферичности роговицы
(используют цилиндрические стекла).
Источник
