Рефракция глаза
Если мы попытаемся описать устройство и принцип работы человеческого глаза, то довольно естественно будет провести аналогию между ним и фотоаппаратом. Глаз фактически представляет собой такой же оптический прибор: у него есть передняя камера, выступающая в качестве объектива в сборе, диафрагма-зрачок и матрица-сетчатка.
Для того, чтобы такой «живой фотоаппарат» «заснял» изображение, свет, несущий в себе всю информацию об окружающих нас объектах, должен быть уловлен и нужным образом сфокусирован на «матрицу», трансформирующую его в электронные сигналы, которые после уже могут быть интерпретированы головным мозгом. И важную роль в работе всего этого механизма играет такое явление, как рефракция — изменение направления движения световых лучей при их переходе между разными оптическими средами.
В случае глаза главными преломляющими поверхностями, разграничивающими такие среды, выступают основные компоненты его «объектива»: роговица и хрусталик. Роговица, подобно передней линзе камеры, собирает собой свет и пропускает его через отверстие зрачка к хрусталику, который, в свою очередь, можно сравнить со сферической фокусирующей линзой, как раз перенаправляющей свет в нужную точку сетчатки.
Рефракция — это физическая величина, и она может быть измерена; единицей её измерения служат диоптрии. В офтальмологии, однако, также используется такой относительный показатель, как клиническая рефракция — отношение рефракции глаза к аксиальной длине глаза (AXL), также известной как переднезадняя ось (ПЗО): расстоянию от передней поверхности роговицы до сетчатки. В норме клиническая рефракция должна быть равна единице: совпадение оптической силы глаза с его аксиальной длиной означает, что фокусная дистанция соответствует расстоянию до сетчатки и роговица и хрусталик проецируют свет точно на светочувствительные клетки, обеспечивая чёткость зрения. Такое состояние называется эмметропией.
Если же фокусная дистанция оказывается больше или меньше, чем переднезадняя ось, то речь будет идти о нарушении рефракции глаза или аметропии. В зависимости от характера нарушения выделяют такие виды аметропий, как:
- миопию или близорукость — дефект зрения, при котором свет фокусируется перед сетчаткой, из-за чего объекты, находящиеся дальше определённого расстояния, выглядят размытыми;
- гиперметропию или дальнозоркость — дефект зрения, при котором свет наоборот фокусируется за сетчаткой, в силу чего снижается уже ближнее зрение.
Причины таких нарушений могут быть различными: например, связанными с увеличенной или уменьшенной относительно нормы аксиальной длиной глаза, нарушением работы механизма аккомодации, повышенными зрительными нагрузками, недостатком каких-либо витаминов и микроэлементов и т.п.
К аметропиям также относят астигматизм — нарушение рефракции, при котором в оптической системе глаза отсутствует единая фокусная точка, то есть свет попадает сразу на несколько разных участков сетчатки. Если миопия и гиперметропия выражаются в снижении чёткости зрения на ближних или дальних дистанциях, то при астигматизме зрение ухудшается в целом: изображение теряет чёткость, искажается, двоится и т.п. Причиной возникновения астигматизма обычно становятся как врождённые, так и приобретённые в результате травм или хирургических вмешательств отклонения формы роговицы и/или хрусталика от нормы: когда такие органические линзы из круглых становятся вытянутыми, овальными, или даже приобретают свободную асимметричную форму, свет начинает преломляться в разных направлениях с разной силой, что и приводит к его расфокусировке.
Мы выделили астигматизм отдельно, так как он, в отличие от близорукости и дальнозоркости, характеризуется абсолютными показателями: осью астигматизма и его оптической силой, отражающими направление искажения и его величину. При этом стоит отметить, что у одного и того же глаза астигматизм вполне может комбинироваться с миопией или гиперметропией.
Также следует упомянуть такое понятие, как анизометропия — им обозначают не какое-то конкретное нарушение рефракции, а ситуацию, когда сила преломления у обоих глаз существенно различается, из-за чего полностью нарушается бинокулярное зрение.
Основными показателями, характеризующими рефракцию глаза, являются:
- сферическая рефракция (Sph), эквивалентная клинической рефракции: её нулевое значение соответствует эмметропии, положительное — гиперметропии, а отрицательное — миопии;
- цилиндрическая рефракция (Cyl), представляющая собой разницу между рефракцией главных меридианов глаза и отражающая величину астигматизма;
- ось астигматизма (Ax), отражающая направление астигматизма.
Наличие данных по этим параметрам необходимо для подбора средств коррекции, таких как очки и линзы, оценки результатов лечения, а также при планировании хирургических операций и ведении пациентов в постоперационный период.
Методы рефрактометрии
Рефракция глаза может оцениваться как объективными, так и субъективными методами. Первые обычно обеспечивают набор базовых данных, тогда как вторые уже дополняют их поправками на индивидуальные особенности зрения пациентов, тем самым обеспечивая наибольшую точность при диагностике и назначении рецептов на средства коррекции.
Скиаскопия
Впервые возможность объективной оценки рефракции глаза у офтальмологов появилась, когда в конце XIX века был разработан такой метод диагностики, как скиаскопия, также известный как теневая проба.
Его суть сводится к направлению света от лампы на сетчатку глаза пациента с помощью скиаскопа — простейшего ручного прибора, представляющего собой двухстороннее зеркало на рукоятке — или способного выполнять его функцию зеркального офтальмоскопа. Отражаясь от глазного дна, свет формирует т.н. ретинальный рефлекс, видимый сквозь зрачок, и врач, наблюдая за ним, последовательно вращает зеркало, перемещая световое пятно. То, как ведёт себя при этом отражение от сетчатки, будет напрямую зависеть от наличия у глаза нарушений рефракции, и если специалист обнаруживает признаки отклонений, то он использует линзы специальной скиаскопической линейки или обычные пробные линзы, чтобы нейтрализовать визуальный эффект, вызванный аномалией, и рассчитать таким образом параметры рефракции.
Полным аналогом данного метода является более распространённая в западной практике ретиноскопия — она проводится по такому же принципу, но с использованием ретиноскопа, имеющего встроенный источник света с регулируемым углом поворота, а также специальное смотровое окошко, упрощающее наблюдение за ретинальным рефлексом. Хотя ретиноскопы и стоят заметно дороже, чем набор принадлежностей для скиаскопии, с ними «ручная» оценка рефракции становится намного проще и удобнее, в силу чего скиаскопия в изначальном своём виде практически ушла в прошлое.
Несмотря на свой почтенный возраст, данный метод по сей день остаётся в ходу в силу его высокой доступности: даже ретиноскопы обходятся намного дешевле сложных электронных приборов, применяемых в рамках других методов рефрактометрии. Кроме того, несмотря на то, что скиаскопия и ретиноскопия намного более требовательны к навыкам врача и трудозатратны, нежели та же авторефрактометрия, они не утрачивают своей актуальности, так как позволяют решать ряд специфических задач, тем самым дополняя более современные методы объективной оценки рефракции. В частности, они необходимы:
Зеркальный офтальмоскоп и ретиноскоп
- при обследовании детей малых возрастов или пациентов с психологическими расстройствами, не способных устойчиво фиксировать взгляд;
- при непрозрачности сред глаза, препятствующей нормальному прохождению зондирующего луча — например, у пациентов с катарактой, гемофтальмом и т.п.
- для уточнения результатов обследования при наличии у пациента состояний, способных снизить точность автоматических измерений — например, при спазме аккомодации, нистагмах и т.п.
Авторефрактометрия
Авторефрактометрия — пожалуй, самый востребованный метод объективной рефрактометрии на текущий момент: пусть и не сумев полностью заменить собой ретиноскопию, он наиболее широко применяется в современной медицине, так как существенно упрощает скрининг нарушений рефракции и тем самым позволяет повысить проходимость кабинета.
Для проведения такого исследования используются специальные электронные приборы — авторефрактометры или авторефы. Принцип их работы сводится к проецированию на сетчатку инфракрасного луча, который отражается от неё обратно и затем улавливается сенсорами авторефрактометра. Последующий анализ таких параметров отражённого луча, как его сфокусированность, форма, угол отклонения, а также задержка, с которой он вернулся, характеризует претерпеваемые им искажения, что даёт возможность автоматически рассчитать как основные показатели рефракции, так и ряд дополнительных характеристик, таких как общая рефракция глаза.
Кроме того, большинство современных авторефов также способно проводить кератометрию, то есть измерение кривизны и преломляющей способности передней части роговицы — подобные модели обычно позиционируются производителями как авторефкератометры. Наличие такой функции делает данные рефрактометрии более комплексными, позволяя получить данные о том, какой вклад в общую рефракцию глаза вносит конкретная его часть.
Аберрометрия
Дальнейшим развитием авторефрактометрии можно назвать метод аберрометрии или анализа волнового фронта.
В отличие от авторефрактометрии, отталкивающейся от изменений в базовых параметрах светового луча, вызванных его прохождением через оптические среды глаза, аберрометрия оценивает то, как его волновой фронт отклоняется от абсолютной нормы. Для этого отражённый луч с помощью массива микролинзовых датчиков разбивается на множество вторичных пучков, каждый из которых затем попадает на фотоматрицу, воспроизводя форму фронта световой волны как паттерн из множества точек.
В идеале все точки в такой «сетке» должны быть распределены равномерно, однако при наличии аберраций они будут смещаться, нарушая её правильность. Выявленные таким образом искажения могут быть подвергнуты математическому анализу, который позволит распознать их тип; кроме того, формируемая таким образом карта аберраций будет точно отражать их пространственное положение и ориентацию относительно глаза.
Принцип проведения аберрометрии по Хартману-Шаку
Таким образом, анализ волнового фронта выгодно отличается от авторефрактометрии тем, что предоставляет пользователю более точные и комплексные данные. Если последняя подходит лишь для диагностики дефектов низших порядков, к коим как раз и относятся нарушения рефракции, то в рамках аберрометрии могут быть выявлены и нарушения высшего порядка, такие как комы, дисторсии, сферические аберрации и т.п.
Изначально для проведения анализа волнового фронта использовались специализированные приборы — аберрометры, однако сейчас подобной функцией оснащаются многие авторефрактометры и кератотопографы премиум-класса.
Фороптометрия
Изначально субъективная оценка рефракции проводилась только вручную с использованием целого набора оптических инструментов и приспособлений: пробных оправ и линз, кросс-цилиндров, диафрагм и окклюдеров. Смысл процедуры, осуществляемой с помощью такого комплекта, сводится к тому, чтобы последовательно подобрать комбинацию линз разных типов, способных обеспечить наибольшую остроту зрения за счёт компенсации имеющихся нарушений рефракции — при этом в процессе специалист ориентируется на реакции самого пациента, уточняющего, как именно меняется видимость. И хотя такой подход сохраняет свою эффективность и по сей день считается базовым методом субъективной рефрактометрии, он не отличается удобством и довольно трудозатратен.
В связи с этим в современной офтальмологии его в значительной степени заместила собой фороптометрия. Фактически она представляет собой тот же набор тестов, что выполняются с помощью пробных оправ и линз, однако в этом случае они проводятся не вручную, а с помощью фороптера — специального прибора, оснащённого линзами разных типов и механизирующего или даже автоматизирующего процесс переключения между ними.
Фороптеры используются совместно с проекторами знаков — через смотровые линзы такого прибора пациент смотрит на тестовую таблицу, в то время как офтальмолог вводит в его поле зрения сферические и цилиндрические линзы с учётом ранее полученных данных объективной рефракции. Смысл процедуры сводится к тому, что пациент должен дать понять, при какой оптической силе или положении линз он видит нужные оптотипы наиболее чётко — такая обратная связь позволит наиболее точно подобрать для него средства коррекции.
Фороптеры могут быть механическими или электронными. Если в первом случае пользователь самостоятельно переключается между разными оптическими элементами с помощью поворотных дисков и рычагов, то во втором случае управление автоматизировано — за смену линз отвечают электроприводы, управляемые дистанционно, причём порядок переключения между ними может быть задан с помощью программы. Ещё одним достоинством автоматических фороптеров является возможность их интеграции с авторефрактометрами — если подключить совместимые приборы друг к другу, то фороптер будет автоматически получать данные объективной рефрактометрии и учитывать их при проведении обследований.
Стоит отметить, что фороптеры пока не способны заместить собой наборы с пробными оправами и линзами целиком — последние всё ещё необходимы даже в странах с развитой медициной, так как они полностью воспроизводят посадку очков на лицо пациента, позволяя понять, какой вариант их конструкции будет для него наиболее удобным. Тем не менее именно с точки зрения субъективной оценки рефракции фороптометрия сегодня выступает в качестве «золотого стандарта», в то время как пробы, проводимые вручную, постепенно уходят в прошлое.
Комментарии
Ваш комментарий будет первым