1. Строение глаза, внутриглазная жидкость и внутриглазное давление
2. Слезы
3. Оптическое изображение
4. Зрительные аберрации
5. Аномалии рефракции
6. Резюме
7. Список использованной литературы

а) Строение глаза, внутриглазная жидкость и внутриглазное давление. Форма глаза и правильное положение частей диоптрического аппарата обеспечиваются склерой и внутриглазным давлением, которое незначительно колеблется в физиологических пределах.

1. Строение глаза. Человеческий глаз имеет форму шара диаметром примерно 24 мм и массой 7,5 г (рис. 1). Оптическая система глаза представляет собой не точно центрированную объединенную систему линз. Диоптрический аппарат состоит из:

- прозрачной роговицы (корнеа);

- передней и задней глазных камер, наполненных внутриглазной жидкостью;

- зрачка, образованного радужкой;

- хрусталика, окруженного прозрачной капсулой;

- стекловидного тела, заполняющего большую часть глазного яблока.

2. Стекловидное тело — водянистый гель, состоящий из внеклеточной жидкости, в которой растворены коллаген и гиалуроновые кислоты. Задняя внутренняя поверхность глазного яблока выстлана сетчаткой. Пространство между сетчаткой и прочной склерой, образующей глазное яблоко, заполнено сосудистой сеткой хориоидеи.

В задней части человеческого глаза в сетчатке есть маленькое углубление — центральная ямка. Это область самого острого зрения при дневном свете и, как правило, точка пересечения оптической оси глаза с сетчаткой.

3. Секреция внутриглазной жидкости. Внутриглазное давление при постоянной выработке внутриглазной жидкости обусловлено прежде всего сопротивлением оттока и зависящего от этого количества вытекающей внутриглазной жидкости.

Посредством ультрафильтрации жидкость плазмы (2 мм³/мин) попадает из кровяных капилляров ресничного тела во внеклеточное пространство и оттуда выделяется эпителиальными клетками ресничного тела в виде внутриглазной жидкости в заднюю глазную камеру (при гидролизе АТФ и участии карбоангидразы).

Из задней глазной камеры внутриглазная жидкость перетекает в переднюю глазную камеру, а оттуда через трабекулярный аппарат в углу камеры попадает через канал Шлемма в венозную сосудистую сеть (рис. 2). Если секреция и отток равны, формируется нормальное внутриглазное давление (16-20 мм рт. ст.).

Внутриглазное давление служит для поддержания формы глазного яблока и «правильного» расстояния от различных частей диоптрического аппарата до поверхности роговицы и сетчатки.

4. Тонометрия. Внутриглазное давление можно определить снаружи посредством измерения выпячивания роговицы с помощью стилуса определенного диаметра и массы (импрессионная тонометрия), или путем измерения силы, необходимой для сглаживания роговицы на небольшом участке (аппликационная тонометрия), или же, с недавних пор, путем измерения времени уплощения роговицы после воздействия воздушного потока (бесконтактная тонометрия).

Увеличение внутриглазного давления считается патологическим в том случае, когда при повторных измерениях оно оказывается выше 20 мм рт. ст. (2,66 кПа). При остром приступе глаукомы внутриглазное давление может достигать значений, превышающих 60 мм рт. ст. (8 кПа).

P.S. Глаукома:

- Патология. Если в области угла камеры или трабекулярной системы нарушается отток жидкости, внутриглазное давление повышается. Патологическое повышение внутриглазного давления называется глаукомой.

- Причины и терапия. Причины и терапия варьируют в зависимости от типа глаукомы.

- При хронической глаукоме (открытоугольной глаукоме) увеличивается сопротивление оттока в трабекулярной системе. Из-за высокого внутриглазного давления продырявленная пластинка выгибается наружу в месте прохождения зрительного нерва через склеру, и зрительные нервные волокна повреждаются механическими факторами и нарушенной микроциркуляцией сосочка нерва. Эти повреждения протекают скрыто, типичные дефекты поля зрения манифестируются поздно.

Лечение проводят с использованием медикаментов, снижающих внутриглазное давление (миотики, β-блокаторы, блокаторы карбоангидразы), а также выполняют специальные операции по восстановлению оттока внутриглазной жидкости.

- Острый приступ глаукомы (закрытоугольная глаукома) возникает из-за смещения угла камеры. Острое повышение внутриглазного давления на 60-80 мм рт. ст. приводит к ощутимому отвердению глазного яблока. В результате острого повышения внутриглазного давления в артериях сетчатки при низком или отрицательном трансмуральном давлении происходит нарушение кровоснабжения сетчатки с последующим нарушением зрения.

Повторные приступы могут привести к возникновению постоянных дефектов поля зрения. Экстремальное увеличение внутриглазного давления активирует ноцицепторы в глазу и вызывает сильные боли. Острый приступ глаукомы требует неотложной медицинской помощи и немедленного начала лечения. Для закрытоугольной глаукомы важную роль играет ширина зрачка.

Утолщение радужной оболочки при расширении зрачка усиливает смещение угла камеры, поэтому введение расширяющих зрачок медикаментов (мидриатиков) при плоской передней камере является врачебной ошибкой.

- Способ воздействия медикаментов. Миотики (0,5-1%-й пилокарпин) применяют для сужения зрачка, а блокаторы карбоангидразы (в т. ч. ацетазоламид) — для ингибирования выработки внутриглазной жидкости.

б) Слезы. Внешняя поверхность роговицы покрыта тонкой слезной пленкой, улучшающей оптические свойства.

1. Выработка слез. Слезы постоянно производятся в небольших количествах слезными железами (1 мл на каждый глаз в день) и при смыкании век равномерно распределяются между роговицей и конъюнктивой. Часть слезной жидкости испаряется в воздух, остаток вытекает через носослезный канал в носовую полость. Слезная пленка, водянистая фаза которой покрыта снаружи монослоем липидов, «смягчает» оптические свойства роговицы и одновременно служит «смазкой» между поверхностью глаз и веками.

Чужеродное тело между веками и глазами раздражает механорецепторы и ноцицептивные рецепторы роговицы и конъюнктивы (тройничный нерв), из-за чего секреция слез и частота мигания рефлекторно увеличиваются. Слезы при этом выполняют функцию очищающего средства.

2. Состав слезной жидкости. Слезы слегка гипертоничны и на вкус соленые; в отличие от плазмы крови они характеризуются немного повышенным содержанием калия и пониженным содержанием натрия. В качестве защиты от инфекции они содержат ферменты, эффективные против возбудителей болезней.

3. Рефлекс слезотечения. Попавшие в глаз чужеродные тела вызывают рефлекторное слезотечение. Афферентным звеном рефлекторной дуги служат волокна тройничного нерва, которые в варолиевом мосте ствола мозга переключаются на эфферентные преганглионарные парасимпатические волокна, идущие к крылонебному ганглию. Оттуда постганглионарные волокна идут к слезным железам. Слезотечение может также быть вызвано влиянием лимбической системы на мост ствола мозга.

в) Оптическое изображение. Диоптрический аппарат создает на сетчатке перевернутое и уменьшенное изображение.

1. Значение преломления. Законы физической оптики применяются и для формирования изображения в глазу. В воздухе преломляющая способность линзы соответствует обратному значению ее фокусного расстояния f (равному расстоянию до изображения бесконечно удаленного предмета) и выражается в диоптриях (дптр).

D (дптр) = 1/f (дптр) (2)

Общая преломляющая способность нормального глаза составляет 58,8 дптр. Из-за различной плотности отдельные светопреломляющие структуры глаза вносят в эту величину очень разные вклады: роговица +43 дптр, аккомодированный для взгляда вдаль хрусталик +19,5 дптр и наполненная внутриглазной жидкостью передняя камера -3,7 дптр (43 + 19,5 - 3,7 = 58,8 дптр).

2. Расчет размера изображения. Для практического расчета изображения можно упростить сложную составную оптическую систему глаза. В упрощенном пути луча света через глаз (рис. 2) важная для расчета изображения точка (К) располагается за 17 мм до сетчатки. Размер изображения на сетчатке рассчитывают с построением нескольких вспомогательных лучей, связывая при этом длину предмета G и ширину предмета g с длиной картинки B и шириной картинки b.

Прямой предмет размером в 10 мм на расстоянии 570 мм дает обратное изображение на сетчатке размером 0,3 мм (G/g = В/b, B = G х b/g = 10 х 17/570 = 0,3 мм). G/g определяет тангенс (соотношение катетов) угла α, под которым мы видим предмет (tg α = G/g = 10/570 ~ 0,0175 = tg 1°). Соответственно, зная угол зрения и расстояние от узловой точки до сетчатки (см. выше), узнав тангенс, можно рассчитать размер изображения в глазу. Для нашего объекта, который мы видим под углом 1°, результат будет следующим: В = tg 1° * 17 = 0,3 мм.

г) Зрительные аберрации. Качество изображения в глазу ограничивается физиологическими и патологическими аберрациями.

1. Физиологические аберрации. Система линз хорошего фотоаппарата позволяет получить изображение значительно лучшего качества по сравнению с диоптрическим аппаратом глаза. Описанные ниже физиологические аберрации глаза, однако, в значительной степени компенсируются различными механизмами.

- Сферическая аберрация: роговица и хрусталик глаза, как и все простые линзы, в краевой области характеризуются более сильной преломляющей способностью и, таким образом, меньшим фокусным расстоянием, чем в центральной области вблизи оптической оси. Возникающие размытые изображения (сферическая аберрация) уменьшаются при сужении зрачка в результате затемнения мешающих краевых лучей.

- Хроматическая аберрация: как и во всех простых линзах, коротковолновой свет преломляется в диоптрическом аппарате глаза сильнее, чем длинноволновой (хроматическая аберрация). Из-за этого, например, синие участки изображения отображаются ближе к хрусталику, чем красные. Вследствие низкой чувствительности к синей области спектра и отсутствия синих рецепторов в центральной ямке на остроту зрения это практически не влияет.

- Рассеивание света: хрусталик и стекловидное тело содержат структурные белки и коллоидный раствор других макромолекулярных веществ. Из-за этого в диоптрическом аппарате возникает небольшая диффузная дисперсия света (эффект Тиндаля). Этот рассеянный свет мешает зрительному восприятию ослепляющих световых раздражителей.

- Небольшие помутнения: помутнения стекловидного тела встречаются и в здоровых глазах. Их тени воспринимаются при взгляде на голубое небо или на белую стену как небольшие, круглые или нитевидные серые объекты неправильной формы. Поскольку они движутся на фоне света при каждом движении глаза, их называют летающими мушками (mooches volantes).

д) Аномалии рефракции. Аномалии рефракции — это нарушения преломления в глазном яблоке, которые вызывают отклонения от нормального зрения (эмметропия); они могут быть скорректированы очками или контактными линзами.

P.S. Катаракта:

- Патология и причины. У пожилых людей содержание жидкости хрусталика может изменяться так, что происходит формирование «водяных щелей» между волокнами и уплотнение структуры хрусталика, из-за чего он становится оптически непрозрачным (cataracta senilis, серое бельмо). Катаракта развивается медленно. Ее первыми признаками являются повышенная светочувствительность (например, у водителей ночью), увеличенная близорукость, потускнение цветовосприятия и все более увеличивающееся размытое изображение.

- Терапия. Единственным эффективным лечением является операция, которая проводится очень часто и не имеет осложнений. В ходе операции хрусталик удаляют и на его место вставляют соответствующим образом адаптированный искусственный хрусталик.

1. Размер глаза и четкое изображение. Общая преломляющая способность глаза и его размер должны быть точно соотнесены друг с другом. Бесконечно удаленный предмет четко отображается на сетчатке здорового глаза, если расстояние между роговицей и центральной ямкой составляет 24,4 мм (рис. 1). Отклонение даже на 0,1 мм приводит к ошибке преломления на 0,3 дптр и, например, к близорукости, которую необходимо корректировать.

2. Миопия. В норме глазное яблоко, слишком маленькое от рождения, растет до тех пор, пока не достигнет оптимальной длины, что стимулируется нечетким изображением на сетчатке. Однако если длина глазного яблока больше, чем в норме, то удаленные предметы не могут отображаться четко, поскольку изображение фокусируется перед центральной ямкой сетчатки (близорукость, миопия). Близорукий человек должен носить либо рассеивающие контактные линзы, либо очки с линзами (-дптр), если он хочет четко видеть предметы на большом расстоянии (рис. 2А-В).

Однако для корректировки всегда используются наиболее слабые рассеивающие линзы, с помощью которых достигается нормальная острота зрения при взгляде вдаль, поскольку слишком сильные линзы искусственно вызывают состояние дальнозоркости.

Миопия часто возникает у детей, которые при чтении и письме держат слишком близко перед собой книгу или тетрадь, поскольку нечеткое изображение очень близких предметов стимулирует дальнейший рост глазного яблока. Поэтому при чтении и письме дети должны держать книгу или тетрадь на достаточно большом расстоянии от глаз (>30 см). Даже после периода развития, в более позднем возрасте, частое чтение или работа на близком расстоянии от глаз может привести к близорукости (миопия часовщиков).

3. Гиперметропия. Если глазное яблоко слишком короткое по отношению к силе преломления диоптрического аппарата, возникает дальнозоркость (гиперметропия) (рис. 2Г и Д). Дальнозоркий человек с помощью дополнительной аккомодации может видеть вблизи, а также четко видеть очень далекие предметы без очков, но его собственной способности к аккомодации не всегда хватает, чтобы четко видеть предметы вблизи. Поэтому при дальнозоркости необходимы собирающие линзы (+дптр) для коррекции нарушения зрения. Используют самые сильные плюсовые линзы, с которыми сохраняется четкое зрение вдаль.

4. Астигматизм. Поверхность роговицы не идеально симметрична в обоих измерениях, обычно в вертикальном направлении она изогнута сильнее, чем в горизонтальном (правильный астигматизм). Из-за этого возникает различие в преломлении между вертикальной и горизонтальной осью, которое приводит к визуализации точки в виде линии (астигматизм, рис. 2Е). Если различие в преломлении между осями составляет меньше 0,5 дптр, говорят о физиологическом астигматизме, который не требует коррекции.

Более сильные различия в преломлении корректируются при правильном астигматизме (между взаимно перпендикулярными осями) с помощью цилиндрических линз (рис. 2Ж) или, при неправильном астигматизме, с помощью контактных линз.

е) Резюме. Глаз и диоптрический аппарат. Стабильный по форме глаз содержит преломляющий диоптрический аппарат, который состоит из роговицы, внутриглазной жидкости, зрачка, хрусталика и стекловидного тела, а также сетчатки с ретинальными артериями и венами. Стабильность формы глазного яблока обеспечивается внутриглазным давлением, которое зависит от баланса производства внутриглазной жидкости и ее оттока. Внутриглазное давление обычно составляет 16-20 мм рт. ст.

Непрерывная секреция слезной жидкости защищает чувствительную и важную для оптического изображения роговицу.

Диоптрический аппарат формирует на сетчатке инвертированное и уменьшенное изображение окружающей среды. Размер картинки составляет 0,3 мм на градус угла зрения. Общая преломляющая способность глаза достигает 58,8 дптр и позволяет получить четкое изображение при нормальном зрении.

Качество изображения на сетчатке снижается из-за физиологических и патологических аберраций. К важнейшим физиологическим зрительным аберрациям относятся сферическая аберрация, хроматическая аберрация и помутнение стекловидного тела. Патологическими зрительными аберрациями являются, например, помутнения хрусталика (катаракта) или аномалии рефракции. Важные рефракционные нарушения обусловлены неправильным соотношением между размером глазного яблока и общей преломляющей способностью глаза.

При близорукости (миопии) глазное яблоко слишком длинное, при дальнозоркости (гиперметропии) — слишком короткое. Близорукость корректируется рассеивающими линзами, дальнозоркость — собирающими линзами. Другое нарушение рефракции глаза — астигматизм, корректируется цилиндрическими линзами, если различие в преломлении во взаимно перпендикулярных осях составляет больше 0,5 дптр.

- Рекомендуем ознакомиться далее "Рефлекторная регуляция остроты зрения и ширины зрачка - с точки зрения физиологии человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 12.3.2025