Преломление света в любой оптической системе обозначается термином рефракция, единицей измерения является диоптрия. За одну диоптрию принимают силу преломления линзы с фокусным расстоянием в один метр.
Глаз — сложная оптическая система, которая включает в себя: роговицу с преломляющей силой 38-44 дптр, хрусталик – с преломлением 17 – 22 дптр, а также влагу передней камеры и стекловидное тело – в общей сложности 2 - 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, что то 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 ретиналыное 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 определяется положением заднего главного фокуса оптической системы глаза относительно сетчатки.
Клиническая рефракция рассматривается по отношению к параллельным лучам, падающим в глаз. Исходя из фокусного расстояния этих лучей по отношению к сетчатой оболочке, выделяют 3 вида клинической рефракции.
- Эмметропия – соразмерный вид клинической рефракции. Параллельные лучи, падающие в глаз, соберутся на сетчатой оболочке. В этом случае имеется соразмерность двух величин, в частности, преломляющей силы оптических сред и передне-задней оси глазного яблока. Такой глаз обладает хорошим видением предметов вдаль.
- Миопия – рефракция сильного типа. Параллельный пучок лучей, падающий в глаз условно из бесконечности, собирается перед сетчаткой и на сетчатку попадают рассеянные лучи. Исходя из этого, четким видением предметов вдаль такой глаз обладать не будет. Миопический глаз обладает способностью к четкому видению предметов, расположенных вблизи, от которых идут лучи расходящегося вида. А, так как, такие лучи исходят от предметов, лежащих впереди глаза на конечном от него расстоянии, то, значит, дальнейшая точка ясного зрения при миопии лежит впереди глаза на конечном от него расстоянии. Расстояние ее от глаза будет различно для различных глаз в зависимости от степени близорукости. Чем ближе она к глазу, тем сильнее расхождение исходящих от нее лучей и тем сильнее степень близорукости. Исходя из формулы (1 дптр=1метр/фокус) можно вычислить ее местонахождение. Например, у миопа в 1 дптр дальнейшая точка ясного зрения лежит на расстоянии 1 метр. У миопа в 2 дптр – на расстоянии 0,5 метра; в 3 дптр - на расстоянии 0,3 метра и т.д.
- Гиперметропия — оптическая установка глаза такова, что фокус параллельных лучей собирается позади сетчатки. Преломляющая способность глаза слишком слаба по сравнению с переднезадним размером глаза. Но если глаз не может соединить на сетчатке параллельные, т.е. идущие с бесконечно-далекого расстояния лучи, то тем более он не сможет соединить лучи расходящиеся, идущие от близких предметов. Для гиперметропического глаза не существуют дальнейшие точки ясного зрения. Точка эта лежит позади глаза и показывает ту степень конвергенции, которую должны были бы иметь лучи света до входа в глаза, чтобы после преломления средами глаза соединиться на сетчатке.
В клинической практике о степени аметропии судят по силе линзы, которая ее корригирует и искусственно превращает глаз в эмметропический. В связи c 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 тючка образует на сетчатке не точку, a круг, называемый кругом светорассеяния.
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.
В акте аккомодации возможно выделить 2 механизма:
- активный – характеризуется сокращением или расслаблением аккомодационной (цилиарной) мышцы, иннервируется глазодвигательным нервом;
- пассивный – характеризуется ответной реакцией сокращением или расслаблением цинновой связки с изменением при этом кривизны хрусталика.
Динамическую рефракцию можно рассматривать как функциональную саморегулируемую систему, назначение которой – обеспечить четкое фокусирование изображений на сетчатке.
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 сократительной деятельности ресничной (цилиарной) мышцы основную роль играет парасимпатическая система. Симпатическая система выполняет главным образом трофическую функцию и оказывает некоторое тормозящee действие на сократительную способность ресничной мышцы. В связи с этим при ее максимальном расслаблении в физиологических условиях применение симпатомиметиков дает небольшой дополнительный расслабляющий эффект.
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. По мере усиления динамической рефракции за счет нарастающего напряжения аккомодации точка ясного зрения все больше приближается к глазу. При максимальном усилении динамической рефракции глаз установлен к ближайшей точке ясного зрения (punctum proximum). Расстояние между дальнейшей и ближайшей точками ясного зрения определяет ширину, или область, аккомодации.
При эмметропии и гиперметропии эта область очень широкая - от ближайшей точки ясного зрения до бесконечности. Однако для того чтобы ясно видеть в указанном диапазоне расстояний гиперметропический глаз в отличие от эмметропичрского 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 или в безориентирном пространстве сохраняется некоторый тонус ресничной мышцы, за счет которого глаз устанавливается к точке (punctum 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: при 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).
