Механизм аккомодации глаза, определение зрительных рабочих зон

Механизм аккомодации

Когда Вы смотрите в зрачок другого человека, Ваш взгляд падает на поверхность второй живой линзы, называемойхрусталиком — это прозрачное выпуклое, эластичное тело, состоящее из 2200 сверхтонких слоев. Эти слои лежат друг над другом, подобно слоям луковицы. Вы не видите хрусталика — он также прозрачен. Внутренность глаза почти не отражает света наружу. Поэтому зрачок, также как и окна в домах днем, кажется черным и лежащий за ним хрусталик не виден.

Хрусталик тоже линза, как и та, что сделана из стекла или прозрачной пластмассы. На его долю приходится 25% всей преломляющей силы глаза. Замечательно свойство хрусталика — автоматически менять свою преломляющую силу; в результате изображение предмета на дне глаза (на сетчатке) остается четким, когда этот предмет приближается или удаляется по отношению к глазу наблюдателя. Как только изображение на сетчатке становится расплывчатым, возбуждается центр управления аккомодацией, заставляющий хрусталик изменить форму таким образом, чтобы изображение снова стало четким. Толщина хрусталика около 6, а диаметр 11 мм. Сам он управляется цилиарным телом в состав, которой входит аккомодационная мышца. Между хрусталиком и цилиарным телом находятся сотни тонких, постоянно натянутых, так называемых цинновых связок, которые удерживают хрусталик как бы на весу, центрируя его по оси глаза.

Сам хрусталик представляет собой, как бы большую каплю, заключенную в капсулу, и как любая капля в природе стремится к сфероидальному, т.е. к шаровидному состоянию. Отсюда хрусталик в своем стремлении постоянно натягивает цинновы связки на себя, в то время как цилиарное тело при своем расслаблении натягивает их в свою сторону, т.е. в радиальном направлении. При сокращении же цилиарной мышцы, представляющей замкнутое кольцо, внутренний диаметр этого кольца уменьшается, происходит расслабление цинновых связок, которое тут же компенсируется натяжением со стороны хрусталика, за счет его эластичных свойств.

Образно выражаясь, взаимодействие между цилиарным телом и хрусталиком, связанные между собой цинновыми связками, можно представить в виде соревнующихся между собой в перетягивании каната двух лиц, каждое из которых тянет его к себе. При малейшем ослаблении усилия со стороны одного из них, канат натягивается с противоположной стороны. При этом сам канат, пока соревнуются между собой соперники, постоянно находится в натянутом состоянии.

а г ж
Состояние покоя аккомодации — оптического равновесия
б Глаз “дальнозоркий” д Глаз “дальнозоркий” з Фотоаппарат “дальнозоркий”
Состояние оптического стресса — оптического дисбаланса
в е и
Состояние напряжения аккомодации — оптического равновесия
Рисунок 3. Аккомодация

На рисунке 3.а изображен глаз в разрезе в состоянии покоя аккомодации. При этом глаз настроен на далекий объект: аккомодационная мышца расслаблена, цинновы связки растягивают капсулу хрусталика, который уплощен. Учитывая, что объект, на который настроен глаз, находится далеко, лучи попадающие в глаз от него идут практически параллельным пучком, преломляясь в хрусталике, и фокусируются точно на сетчатке. При переводе взгляда на близкий предмет, лучи, попадающие в глаз, не в состоянии преломиться прежним хрусталиком и сфокусироваться на сетчатке. Это состояние именуется оптическим «стрессом» или оптическим дисбалансом.В доли секунды глаз становится дальнозорким. Фокус будет мнимым, т.е. виртуальным и находиться будет где-то за глазом. (рис. 3.б) А на сетчатке где должен был бы быть истинный фокус в этом случае будет размытое изображение. Именно это размытое изображение послужит сигналом к возбуждению центра управления аккомодацией, откуда мгновенно поступит сигнал к аккомодационной мышце глаза — состояние напряжения аккомодации. Мышца сократится, внутренний диаметр цилиарного мышечного кольца уменьшится, цинновы связки ослабнут и хрусталик примет более выпуклую форму, увеличив свою преломляющую силу, мнимый фокус при этом возвратится на сетчатку с четким изображением (рис.3.в). Благодаря этому удивительному механизму глаз способен рассматривать мелкие предметы вблизи и за доли секунды сконцентрировать взгляд на далекой звезде.

Так работает аккомодация.

Для упрощения понимания механизма аккомодации на рисунке 3 (г,д,е) представлена кинематическая схема, где роль цилиарной мышцы выполняют находящиеся на стержне пружины. При этом концы пружины АВ в зависимости от состояния цилиарной мышцы свободно перемещаются по оси стержня, имитируя состояние напряжения аккомодации и расслабления . К точкам А и В прикреплены стержни — АС и ВС, имитирующие цинновы связки. В точках С к цинновым связкам крепится оптический параллелограмм, состоящий из двух призм, обращенных основанием друг к другу, имитирующих хрусталик. Таким образом, в точке С сходятся три вектора: Р1 Р1 — сила действия цилиарного тела, Р2 — сила действия эластичности хрусталика.

В состоянии покоя аккомодации т.е. оптико-физиологического равновесия сумма векторов уравновешена, т.е. Р1 + Р1 = Р2. (рис.3.г). Приближение предмета к глазу вызовет, как и в человеческом глазу, появление мнимого фокуса с расфокусировкой сетчаточного изображения. (рис. 3.д.) По системе обратной связи пружина имитирующая цилиарную мышцу сократится, векторы Р1 Р1 будут направлены навстречу друг к друга, расстояние АВ уменьшится (рис.3.е). Стержни АС и ВС имитирующие в данный момент ослабление цинновых связок, переместят точку С ближе к оптической оси глаза, изменив тем самым конфигурацию оптического параллелограмма, т.е. увеличив преломляющую силу хрусталика, благодаря чему мнимый фокус возвратится на сетчатку с четким изображением.

Работу аккомодационного аппарата глаза человека можно сравнить с фотоаппаратом. (рис. 3. ж,з,и) На рисунке 3.ж параллельные лучи от далекого объекта пройдя через объектив фокусируются подобно сетчатке на пленке. При фотографировании близкого объекта на какое-то мгновение также как и человеческий глаз фотоаппарат становится дальнозорким. (рис. 3.з) с мнимым фокусом и размытым изображением на пленке. Чтобы вернуть размытое изображение и посадить его на пленку, достаточно переместить объектив, т.е. навести аппарат на резкость (рис. 3.и). Разница между человеческим глазом и фотоаппаратом заключается в том, что фокусировка изображения на сетчатке глаза осуществляется не передвижением хрусталика, как объектива в фотоаппарате, а уменьшением или увеличением его преломляющей силы благодаря изменению его кривизны.

Вполне понятно, что длительная работа глаза на близком расстоянии — чтение, письмо, связанная с постоянным напряжением аккомодационной мышцы, требует такого же длительного напряжения и расхода энергии. А поскольку энергетические возможности человека не бесконечны, закономерно появление усталости глаз — это называется аккомодативная астенопия. С аккомодацией тесно связано такое понятие как конвергенция — сведение зрительных осей при направлении взгляда на близко расположенные предметы.

Рис. 4.1. Схема конвергенции Рис. 4.2. Схема конвергенции
Рисунок 4.1, 4.2 Схема конвергенции

Как известно глазное яблоко обладает подвижностью, подобно шаровому шарниру, благодаря действию шести мышц: внутренней, наружной, верхней и нижней прямых и верхней и нижней косых. Именно совместные координированные движения обоих глаз и особенно сведение зрительных осей с большой нагрузкой на внутренние прямые мышцы (рис. 4.1.), при направлении взора на ближний объект обусловливают четкое ясное бинокулярное зрение (зрение обоими глазами). При длительном же рассматривании близких объектов и сведении зрительных осей, за счет длительного сокращения и напряжения внутренних прямых мышц, наступает зрительное утомление — мышечная астенопия.

Особенности экранного изображения мониторов затрудняют аккомодацию глаза. Светимость создает иллюзию удаленности, низкий контраст обуславливает снижение аккомодационного ответа, точечность изображения вызывает увеличение амплитуды нормальных колебаний аккомодации, мелькание уменьшает точность восприятия, а размытость границ заставляет непрерывно искать точку ясного видения.

Глаза пользователя ПК в течение минуты совершают сотни установочных движений, отслеживая экран, печатный текст, клавиатуру. Все эти элементы находятся на разном расстоянии. И чтобы обеспечить ясное видение строчек на экране, книжный текст, клавиши требуется постоянная титаническая работа мышц глаза — аккомодационной мышцы и прямых внутренних мышц, отвечающих за конвергенцию. А если вы сидите часами без перерыва. Какие мышцы могут выдержать такую нагрузку? Конечно, наиболее тренированные, наиболее здоровые. Подходя к штанге, нам зачастую трудно оценить, поднимем мы ее или нет, подняли — хорошо, не подняли — увы. И если штанга осталась на земле — виновны в этом случае мышцы ног, рук, туловища. В этом случае штанга показывает готовность или неготовность наших мышц выполнить тяжелую работу. А можем ли мы определить готовность мышц глаза — поднять «компьютерную штангу»? Ведь зачастую вес этой штанги непосильный. Да, это можно. С помощью специальных тестов — исследований в кабинете компьютерной эргономики. Подобные кабинеты работают во многих странах. В Украине же такой кабинет впервые открыт в Крымском республиканском центре реабилитации зрения. Первое исследование производимое в этом кабинете — определение зрительной работоспособности. Проводится оно на аппарате ПОРЗ, созданном в Московском Научно-исследовательском институте глазных болезней им. Гельмгольца и модернизированном нами. На этом аппарате определяется острота зрения вблизи, сила аккомодационной мышцы, ее потенциальные возможности, исследуется «сила» конвергенции (фузионная способность), и самое главное определяется соотношение аккомодации и конвергенции, т.е. определяется аккомодативная конвергенция.

На основании полученных данных строится график зрительных рабочих зон.

ПОРЗ
Рисунок 5. ПОРЗ

График точно показывает потенциальные возможности — способность и силу мышц глаза выполнять длительную работу за компьютером, и, если мышечные способности глаз снижены, определить тактику лечения.

Клинический пример: (график ПОРЗ)

График зрительных  рабочих зон ПОРЗ
Рисунок 6. График зрительных рабочих зон ПОРЗ
Существующие методы диагностики часто не позволяют выявить нарушения работоспособности глаз на близком расстоянии.Определение зрительных рабочих зон — метод, позволяющий это сделать. На схеме графиксинего цвета — вариант нормы; красного — результат исследования пациента. По результатам исследования определяют «Зону зрительного комфорта», оценивают работоспособность глаз на близком расстоянии, разрабатывают лечебные мероприятия, точно подбирают очки и контактные линзы.

Норма:

      длина ЗРЗ 7,5 ± 1,8 Д;
      ширина ЗРЗ 37,8 ± 15 D;
      АКА 3,59 ± 1 D/Д
      Миопия слабой степени 7,8 — 15,8М
      Миопия средней степени 3,8 — 16,9
      Миопия высокой степени 6,3 — 12,4
      Эмметропия 5,51 ± 1,37 D/Д
      Гиперметропия 3,7 — 6 ,7 D/Д

Отклонения:

  1. Изменение (уменьшение) длины ЗРЗ (зрительных рабочих зон)
  2. Изменение (уменьшение) ширины ЗРЗ
  3. Изменение формы ЗРЗ — дезадаптация к аметропиям
  4. Изменение отношения АКА — нарушение адаптации к аметропиям

Заключение: Имеется зрительный дискомфорт, проявляющийся изменением длины и ширины Зрительных Рабочих Зон. Имеется дезадаптация к гиперметропии слабой степени, проявляющаяся в изменении формы зрительных рабочих зон, изменения соотношения АКА.

Второе исследование — определение психоэмоциональной и зрительной продуктивности.

Подобные исследования проводятся у летчиков гражданской, военной авиации во многих странах.

Исследование осуществляется с помощью компьютерной программы и называется пробой Weston.

Проба Weston

Проба основана на распознавании направления разрыва в кольцах Ландольта, предъявляемых пациенту. Психоэмоциональная и зрительная продуктивность оценивается по специальной формуле:

,

гдеV — зрительная продуктивность,

n — число колец с правильно указанным разрывом,

N — общее число колец с заданным направлением разрыва,

t — затраченное на тестирование время.

Таким образом, учитывается относительное число правильных ответов и относительная скорость тестирования.

Принципиальным отличием тестирования пользователя ПК на психоэмоциональную и зрительную продуктивность от исключительно зрительной продуктивности является: 1) изначально оптимальная коррекция вблизи; 2) интерпретация полученных результатов тестирования.

Так, ошибки допускаемые тестируемым не следует относить исключительно к снижению зрительной продуктивности. В своей основе эти ошибки являются следствием общей утомляемости организма и снижением психоэмоциональной продуктивности и только во вторую очередь зрительной.