Aberácie ľudského oka, metódy ich merania a korekcie (prehľad literatúry). Sférická aberácia očí

Oko, ako každý optický systém, má množstvo aberácií. Prítomnosť očných aberácií vedie k tomu, že každý bod objektu je zobrazený ako bod s pomerne zložitým rozložením osvetlenia. Na osi systému sú pozorované sférické a chromatické aberácie.

Sférické aberácia oka je dôsledkom skutočnosti, že lúče prechádzajúce periférnymi zónami žiaka sa lámu silnejšie ako lúče prechádzajúce jeho strednou zónou. Účinok sférickej aberácie na kvalitu obrazu je relatívne malý pre malé veľkosti zreníc (2 - 4 mm). O veľké veľkosti zrenica, vplyv sférickej aberácie sa zosilňuje, kvalita obrazu na sietnici sa výrazne zhoršuje.

Problematiku sférických a chromatických aberácií ľudského oka študovali Jung, Helmholtz a ďalší. V roku 1947 sa objavila zásadná práca A. Ivanova o meraní sférických a chromatických aberácií oka. V roku 1961 M.S. Smirnov meral vlnovú aberáciu oka. Je potrebné zdôrazniť, že boli vykonané iba merania aberácie subjektívna metóda- podľa odpovedí subjektu o vnímaní prezentovaného predmetu. V dôsledku toho sa získané údaje týkajú iba aberácií centrálnej, makulárnej oblasti. Subjekt nie je schopný určiť odchýlky bodov mimo osi zobrazených na periférnych oblastiach sietnice kvôli hrubej štruktúre týchto oblastí sietnice a mnohých ďalších. fyziologické faktory... Na základe experimentálnych údajov boli zostrojené krivky aberácií očí.

Rozptyl parametrov oka Iný ľudia je veľký, dokonca sa mení aj znak aberácií. Minimálne odchýlky sú pri umiestnení blízkych predmetov (1 - 2 m). Väčšina očí má negatívnu aberáciu. Takéto odchýlky sú typické pre prípady, keď je lom rohovky vysoký a šošovka nízka. Ak je aberácia rohovky nižšia ako normálna a šošovka je vyššia, potom sa častejšie pozoruje pozitívna aberácia.

Dráha lúčov za prítomnosti sférickej aberácie je znázornená na obr. Podľa Ivanovovej je sférická aberácia oka s veľkosťou zrenice 4 mm rovná 1 dioptrii.

Ryža. 8 - Dráha lúča v prítomnosti sférickej aberácie

Charakteristikou oka v porovnaní s konvenčným optickým systémom je, že v oku je sférická aberácia čiastočne kompenzovaná, po prvé kvôli tomu, že periférne zóny optického systému oka majú slabší lom (nižší optický výkon) v dôsledku k nižšiemu indexu lomu šošovky periférnych zón v porovnaní s jej jadrom, za druhé v dôsledku mierneho zvýšenia polomeru zakrivenia periférnej časti rohovky.

Sférická aberácia závisí od ubytovania, spravidla sa zvyšuje so zvyšujúcim sa akomodačným stresom.

Dráha lúčov za prítomnosti chromatickej aberácie je znázornená na obr. 9. Chromatická aberácia sa prejavuje v skutočnosti, že paralelný lúč bieleho svetla dopadajúceho na šošovku je zaostrený na viac ako jeden bod: lúče krátkych vlnových dĺžok sa budú zhromažďovať bližšie k šošovke ako lúče dlhšej vlnovej dĺžky. To vedie k tomu, že obraz bieleho bodu v akejkoľvek rovine je získaný vo forme farebného bodu. Ak sústredenie modré lúče zarovnajte so sietnicou, bodový obraz bude obklopený červeným halo a naopak; chromatická aberácia závisí od priemeru zrenice oka a rastie s ním.

Ryža. 9 - Dráha lúča za prítomnosti chromatickej aberácie

Chromatická aberácia pre extrémne vlnové dĺžky viditeľného spektra je v priemere 1,3 dioptrie. Túto hodnotu stanovil T. Jung.

Za normálnych podmienok bieleho svetla nemôžeme rozlíšiť farebné okraje okolo pozorovaných predmetov. Je to spôsobené superpozíciou farebných svätožiarov jeden na druhom a malými uhlovými rozmermi farebných okrajov. Stanovenie zrakovej ostrosti v monochromatickom svetle, ako aj aplikácia špeciálne prostriedky korigovať chromatickú aberáciu neviedlo k výraznému zvýšeniu zrakovej ostrosti, t.j. chromatické aberácie výrazne neovplyvňujú centrálne videnie.

Oko je okrem sférickej a chromatickej aberácie charakterizované takou aberáciou ako fyziologický astigmatizmus.

Pod fyziologický astigmatizmus pochopiť taký astigmatizmus oka, pri ktorom je zachovaná normálna zraková ostrosť. Psychologický astigmatizmus je charakteristický pre každé oko a je spôsobený niekoľkými hlavnými faktormi: asférickosťou refrakčných povrchov, astigmatizmom šikmo dopadajúcich lúčov, decentrovaním refrakčných povrchov a nerovnosťami optická hustota refrakčné médiá.

Uveďme príklad distribúcie lomu v pupilárnej oblasti pri fyziologickom astigmatizme (obr. 10).

Ryža. 10 - Jeden príklad distribúcie lomu v pupilárnej oblasti s fyziologickým astigmatizmom

Porucha štruktúry fyziologického astigmatizmu znemožňuje jej korekciu pomocou cylindrických alebo kontaktných šošoviek. Tieto sú schopné korigovať astigmatizmus rohovky, ale šošovková zložka fyziologického astigmatizmu je plne zachovaná.

Veľkosť fyziologického astigmatizmu sa nedá zmerať tradičným spôsobom- rozdiel v dvoch navzájom kolmých rovinách (poludníkoch). Najjednoduchšou možnosťou hodnotenia je rozdiel medzi najsilnejším a najslabším lomom. Používa sa tiež koncept koeficientu astigmatizmu. TO:

,

kde a- odchýlky od priemeru aritmetická hodnota(bez zohľadnenia znamienka) hodnoty lomov v jednotlivých zónach pupilárnej oblasti; n Je počet meraní lomu.

Pre daný príklad TO= 0,34 dioptrie.

Bol vytvorený jasný vzťah medzi stupňom fyziologického astigmatizmu a centrálnou zrakovou ostrosťou (tabuľka 3).

Tabuľka 3- Závislosť zrakovej ostrosti na koeficiente fyziologického astigmatizmu

Čím menej je fyziologický astigmatizmus, tým vyššia je zraková ostrosť. Tento vzorec platí pre zrakovú ostrosť v rozsahu 1,0 - 2,0, t.j. pre drvivú väčšinu normálnych očí.

Hĺbka ohniskovej oblasti očí.

Akýkoľvek optický dizajn má inherentnú hĺbku ostrosti v obrazovom priestore, v rámci ktorej posuny obrazovky (sietnica oka) nespôsobujú znateľnú zmenu kvality obrazu. Oční lekári túto hodnotu nazývajú hĺbkou ohniskovej oblasti.

Je zrejmé, že hĺbka ohniskovej oblasti závisí od priemeru zrenice: čím menší priemer, tým väčšia hĺbka. Jedným z dôvodov prítomnosti hĺbok ohniskovej oblasti je konečná hrúbka vrstvy prijímajúcej svetlo (asi 0,06 mm). To dáva hodnotu jednej zo zložiek hĺbky ohniskovej oblasti 0,2 dioptrií.

Podľa výsledkov Sergienka N.M. hĺbka ohniskovej oblasti sa rovná (0,63 ± 00,24) dioptrií s najbežnejšou zrakovou ostrosťou 1,35 - 1,5 ( D p= 5 mm). Vplyv priemeru zrenice na ohniskovú hĺbku podľa Campbell F.W. a ďalší autori sú uvedení v tabuľke 4.

Tabuľka 4- Vplyv priemeru očnej zrenice na hĺbku ohniskovej oblasti

UZNESENIE DIFFRAKCIE OČÍ... Pripomeňme si, že žiadny optický systém, dokonca ani optický systém ideálne korigovaný na všetky aberácie, nemôže poskytnúť presný obraz objektu. Bod nie je nikdy reprezentovaný bodom. Dôvodom sú difrakčné javy neoddeliteľne spojené s vlnovou povahou svetla. Bodový svetelný zdroj nie je na sietnici zobrazený ako jeden jasný bod, ale ako kruh obklopený sériou sústredných svetelných prstencov s klesajúcim jasom.

Pre oko priemer stredového svetelného kruhu pre žiarenie s vlnovou dĺžkou λ závisí od priemeru zrenice D p a zadná ohnisková vzdialenosť f ":

,(5)

kde n- index lomu sklovec.

S poklesom priemeru zrenice sa zvyšuje priemer difrakčného kruhu rozptylu svetla. To však znižuje sférickú aberáciu. Vzhľadom na tento inverzný vzťah najlepšie podmienky najjasnejšie pozorovanie predmetov prebieha s priemerom zrenice 2 - 4 mm. Navyše v bodoch, ktoré neležia na osi systému, sú pozorované ďalšie aberácie, napríklad astigmatizmus šikmých lúčov, kóma, ako aj aberácie, ktoré spôsobujú skreslenie tvaru obrazu. Posledný z nich - skreslenie - mení zväčšenie, keď sa objekt vzďaľuje od osi optickej sústavy. Prítomnosť pomerne veľkých odchýlok v optickom systéme oka s veľkým priemerom zrenice vedie k redistribúcii osvetlenia v difrakčnom obraze: osvetlenie v centrálnom maxime klesá a v difrakčných prstencoch sa zvyšuje.

Vyššie popísané nedokonalosti očí majú kumulatívny vplyv na hranicu rozlíšenia. Na diele je ukázané, že zrakovú ostrosť neobmedzujú aberácie oka, ale hlavne difrakcia svetla na zrenici oka. Optický systém emmetropického oka je teda dostatočne dobre korigovaný, aby plne využil všetky možnosti vlnovej povahy svetla.

Aberácie

Myšlienku oka ako dokonalého optického zariadenia získavame už od školy pri štúdiu sekcie fyziky „Optika“. Pri štúdiu príslušných vied na vyšších alebo stredných špecializovaných vzdelávacích inštitúciách sa takáto predstava oka upevňuje a prerastá. Ďalšie informácie... Preto vyhlásenie S.N. Fedorov, že oko je nedokonalé zariadenie a úlohou očného lekára je zlepšiť ho, dlho bol mnohými lekármi vnímaný skepticky.

A čo je laserová korekcia, ak nie vylepšovanie chýb prírody? K prírodným chybám patrí krátkozrakosť, ďalekozrakosť a astigmatizmus. A nielen. Optickí vedci to už dávno vedia. Vedeli, že pri navrhovaní aj toho najjednoduchšieho teleskopu je potrebné nielen zamerať optický systém na jeden bod (vylúčiť krátkozrakosť, ďalekozrakosť a astigmatizmus ďalekohľadu), ale tiež zabezpečiť kvalitu výsledného obrazu. Objektívy, z ktorých je ďalekohľad vyrobený, musia byť dobré sklo, takmer dokonalého tvaru a s dobre upraveným povrchom. V opačnom prípade bude obrázok neostrý, zdeformovaný a vyblednutý. Práve vtedy začalo štúdium aberácií - najmenšej drsnosti a nepravidelností lomu. A s príchodom zariadení na detekciu a meranie aberácií očí vstúpila do oftalmológie nová dimenzia - aberrometria.

Aberácie môžu mať rôzny poriadok... Najjednoduchšie a najznámejšie aberácie sú rovnaká krátkozrakosť, ďalekozrakosť a astigmatizmus. Hovorí sa im rozostrenie alebo aberácie druhého, najnižšieho rádu. Aberácie vyššia moc a sú to rovnaké drsnosti a nepravidelnosti lomu, ktoré už boli uvedené vyššie.

Aberácie vyššieho rádu sú tiež rozdelené do niekoľkých rádov. Verí sa, že kvalitu videnia ovplyvňujú aberácie hlavne do siedmeho rádu. Na uľahčenie vnímania existuje sada Zernikeho polynómov, ktoré zobrazujú typy monochromatických aberácií ako trojrozmerný model lomovej nerovnosti. Súbor týchto polynómov môže viac -menej presne zobrazovať akúkoľvek nepravidelnosť lomu oka.

Odkiaľ pochádzajú aberácie?

Každý ich má. Skladá sa to z individuálna karta lom oka. Moderné zariadenia zisťujú odchýlky vyššieho rádu, ktoré nejakým spôsobom ovplyvňujú kvalitu zraku, u 15% ľudí. ale individuálne vlastnosti každý má refrakcie.

Dodávateľmi aberácií sú rohovka a šošovka.

Aberácie môžu byť spôsobené:

Vrodená anomália (veľmi malá a slabo ovplyvňujúca nepravidelnosti videnia, lentikonus);

Trauma rohovky (jazva na rohovke napína okolité tkanivo, zbavuje rohovku sférickosti);

Operácia (radiálna keratotómia, vybratie šošovky rohovkovým rezom, laserová korekcia, termokeratoplastika a ďalšie operácie na rohovke);

Choroby rohovky (dôsledky keratitídy, tŕňov, keratokonusu, keratoglobusu).

Dôvod, prečo sa oční lekári zameriavajú na odchýlky, je oftalmurgia... Oftalmológia, ktorá nevenuje pozornosť odchýlkam a neberie do úvahy ich vplyv na kvalitu zraku, existuje už dosť dlho. Predtým boli aberácie študované a bojovalo sa proti nim. negatívny vplyv iba výrobcovia ďalekohľadov, teleskopov a mikroskopov.

Operácia rohovky alebo šošovky(čo znamená rez rohovky) o niekoľko rádov zvyšuje odchýlky vyššieho rádu, ktoré niekedy môžu viesť k zníženiu pooperačnej zrakovej ostrosti. Rozšírené zavedenie umelej implantácie šošoviek, keratotómie a laserovej korekcie do oftalmologickej praxe preto prispelo k rozvoju diagnostického zariadenia: objavili sa keratotopografi analyzujúci lomovú mapu rohovky a teraz aberrometre, ktoré analyzujú celú čelnú vlnu z predného povrchu rohovky do sietnice.

LASIK aberácie

Refrakčný chirurg pri korekcii rozostrenia (krátkozrakosť, hyperopia) pacientovi dodá aberácie vysokého rádu.

Vytvorenie rohovkovej klapky mikrokeratomom vedie k zvýšeniu aberácií vyššieho rádu.

Komplikácie počas LASIKu vedú k zvýšeniu aberácií vyššieho rádu.

Proces hojenia vedie k zvýšeniu aberácií vyššieho rádu.

Boj proti aberáciám vyvolaným LASIK

Mikrohrubost a nepravidelnosti nebolo možné odstrániť pomocou štrbinového excimerového laseru. Zariadenie s možnosťou bodovej ablácie bolo vynájdené a zavedené do výroby, to znamená priemer laserový lúč v niektorých modeloch menej ako milimeter. S využitím Zernikeho polynómu boli do praxe zavedené počítačové programy, ktoré automaticky prevádzajú individuálnu mapu lomu získanú z aberrometra v laserovej inštalácii na algoritmus, ktorý riadi lúč, čím eliminuje nielen zvyškové rozostrenie, ale aj odchýlky vyššieho rádu. Zernikeho polynómy sa stávajú súborom nástrojov, z ktorých každý je navrhnutý tak, aby odstránil konkrétny komponent v aberačnom komplexe. Rovnako ako tesár, rovina je na vyrovnanie, dláto na prehĺbenie, píla na štiepanie, sekera na štiepanie. Nie je to také jednoduché, samozrejme. Keďže nemôžete nájsť jeden, ale desať spôsobov použitia sekery, polynóm je navrhnutý tak, aby odstraňoval priestorovo pomerne zložité tvary. Ale základný princíp je jasný.

Pri vykonávaní takejto personalizovanej laserovej ablácie by mal mať rohovka blízky tvar na úroveň opticky ideálnej gule.

Dohľad

Po personalizovanej laserovej korekcii bola u niektorých pacientov dosiahnutá zraková ostrosť viac ako 1,0. Pacienti videli nielen desať riadkov, ale aj jedenásť a dvanásť a ešte viac. Tento jav sa nazýva „dohľad“.

Vo vedeckých kruhoch sa rozprúdila diskusia takmer o porušovaní ľudských práv. Ako správne je dať človeku príliš dobrý zrak, pretože uvidí nedostatky na tvárach svojich blízkych, rozlíši každý pixel na počítači a televíznych obrazovkách a trpí nadbytkom vizuálnych informácií. Celkom vedecký prístup. Snáď bude tento spor relevantný aj o niekoľko rokov.

Súbežne s týmto sporom sa však objavili aj komerčné návrhy.... Inzeráty na excimer klinikách sľubovali dohľad všetkým. Dohľad však nemožno predvídať! Niektorým pacientom sa to podarí, desiatkam ďalších sa to však nepodarí. Koniec koncov, schopnosť dohľadu je daná veľkosťou fotodetektorov oka, rovnakých kužeľov na sietnici. Čím menší je kužeľ a čím väčšia je jeho hustota v makule, tým menší predmet môže človek vidieť. Okrem toho účinok každého typu aberácie vyššieho rádu na zrak ešte nebol dostatočne študovaný. Preto je komerčná ponuka dohľadu vo forme superLASIK (pozri vyššie) nesprávna. Môžeme hovoriť iba o personalizovanej laserovej korekcii.

Vplyv aberácií na zrak

Počas studenej vojny medzi ZSSR a USA sa vedecká a vojensko-priemyselná špionáž stala jednou z najdôležitejších oblastí práce špeciálnych služieb oboch krajín. Keď nový sovietsky bojovník MiG predviedol v miestnych vojnách jeho jasnú výhodu technické vlastnosti nad nepriateľskými lietadlami urobila americká rozviedka všetko, aby sa zmocnila tajného vývoja konštrukčnej kancelárie Arťoma Mikojana. Nakoniec sa im podarilo zmocniť takmer celého MiGu.

Jednou z výhod MiG oproti jeho americkým náprotivkom bola jeho manévrovateľnosť a rýchlosť kvôli extrémne nízkemu odporu vzduchu počas vtedajšieho letu. Zdá sa, že vzduch telu lietadla vôbec neodolal a plynulo obtekal jeho obrys.

Aby sa dosiahol tento efekt, americkí konštruktéri lietadiel sa snažili, aby bol povrch ich lietadla ideálne hladký, plochý a efektívny. Predstavte si ich prekvapenie, keď videli nerovný, drsný povrch MiGu s vyčnievajúcimi hlavami „nitov a skrutiek“. Tajomstvo zefektívnenia ruského lietadla sa ukázalo byť jednoduché a geniálne. Všetky tieto drsnosti počas letu vytvorili akýsi vzduchový vankúš okolo tela lietadla, ktorý umožňuje čo najviac znížiť odpor vzduchu.

Možno je to mýtus alebo legenda konštruktérov lietadiel, ale taká analógia dokonale ilustruje postoj oftalmológov k odchýlkam vyššieho rádu. Faktom je, že názory oftalmológov na vplyv aberácií na zrak za posledných desať rokov prešli určitým vývojom, podobne ako vývoj amerických konštruktérov na vlastnosti povrchu lietadla.

Ako bolo uvedené vyššie, oftalmológovia venovali veľkú pozornosť problému aberácií hlavne kvôli zhoršenie kvality videnia po korneorefrakčnej chirurgii... Pacienti videli požadovaný počet riadkov, ale sťažovali sa na pokles temná adaptácia, skreslenie a stieranie hraníc viditeľné predmety... Boli aj takí, ktorí pri prakticky nulovej refrakcii (teda absencii krátkozrakosti a ďalekozrakosti) zraková ostrosť nedosiahla 1–2 riadky na úroveň, ktorú dávali v okuliaroch pred korekciou. Nie je prekvapujúce, že postoj k odchýlkam bol čisto negatívny, pokiaľ ide o získanú alebo vrodenú patológiu. Práve tento postoj podnietil závod o dokonalú sférickosť a super víziu rohovky.

Teraz sa názor očných lekárov mení. Prvou lastovičkou bol legendárny očný chirurg Pallikaris (svetovo uznávaný refrakčný chirurg a jeden zo zakladateľov laserovej korekcie).

V roku 2001 v Cannes navrhol, aby okrem parametrov oka, ktoré sú zaznamenávané pomocou moderných zariadení, mala každá osoba aj „dynamický vizuálny faktor“. Čas ukáže, k čomu povedie ďalší výskum v tejto oblasti. Jedna vec je istá: aberácie môžu znížiť aj zvýšiť zrakovú ostrosť.

Možno ďalšie štúdium „dynamického vizuálneho faktora“ bude založené na nasledujúcej hypotéze.

LASIK vedie k zvýšeniu odchýlok vyššieho rádu. Je možné, že zúženie týchto aberácií na sedem rádov z pohľadu vedeckého výskumu nie je úplne správne. Rozdiel v optickej hustote v oblasti rozhrania (priestor pod klapkou) a drsnosť výsledného povrchu rohovkového lôžka a liečebné procesy (remodulácia tvaru rohovky, ťah poškodených fibríl, nerovnomerná epiteliálna vrstva atď.) ) sú tu dôležité. To všetko spolu s ďalšími aberáciami vedie k rozmazaniu zaostrenia na sietnici, vzhľadu niekoľkých obrazov. Mozog pomocou akomodačného mechanizmu vyberie ten najjasnejší a najuspokojivejší za dané časové obdobie zo všetkých prezentovaných obrazov (princíp multifokality). Práve jednotlivé charakteristiky prispôsobenia mozgu variabilite výsledného obrazu budú veľmi „dynamickým vizuálnym faktorom“, od ktorého závisí - tento súbor aberácií zlepší videnie v táto osoba alebo znížiť jeho kvalitu. A to je už spojené s rovnováhou vedomia a podvedomia, psychomotorickými zvláštnosťami, inteligenciou, psychologickým stavom.

Od džungle domnienok po konkrétne otázky.

Aké sú odchýlky?

Chromatický, astigmatizmus šikmých lúčov, kóma atď. Spolu vytvárajú obraz sietnice okolitého sveta, ktorého vnímanie je u každého človeka prísne individuálne. Každý z nás skutočne vidí svet len ​​po svojom. Len úplná slepota môže byť pre všetkých rovnaká.

Existuje niekoľko typov odchýlok vyššieho rádu.

1. Sférická aberácia. Svetlo prechádzajúce perifériou bikonvexnej šošovky sa láme silnejšie ako v strede. Hlavným „dodávateľom“ sférickej aberácie v oku je šošovka a sekundárne rohovka. Čím širšia je zrenica, to znamená, že väčšia časť šošovky sa zúčastňuje na vizuálnom akte, tým výraznejšia je sférická aberácia.

Pri refrakčnej chirurgii najčastejšie vyvoláva sférickú aberáciu:

Umelé šošovky;

Laserová termokeratoplastika.

2. Aberácie uhlov sklonu optických lúčov. Asférickosť refrakčných povrchov. Predstavuje nesúlad stredov obrazov svetelných bodov umiestnených mimo os optického systému. Sú rozdelené na aberácie veľkých uhlov sklonu (astigmatizmus naklonených lúčov) a malé uhly sklonu (kóma).

Kóma nemá nič spoločné so známou diagnózou resuscitátorov. Jeho aberrometrický vzor je podobný kruhu umiestnenému v optickom strede rohovky a delenému čiarou na dve rovnomerné polovice. Jedna z polovíc má vysokú refrakčnú silu a druhá má nízku refrakčnú silu. Pri takejto aberácii vidí človek svetelný bod ako čiarku. Pri opise predmetov používajú ľudia s takouto aberáciou slová „chvost“, „tieň“, „dodatočný obrys“, „dvojité videnie“. Smer týchto optických efektov (meridián aberácie) môže byť odlišný. Príčinou kómy môže byť vrodená alebo získaná nerovnováha optického systému oka. Optická os (na ktorej sa nachádza ohnisko šošovky) rohovky sa nezhoduje s osou šošovky a celý optický systém nie je zaostrený v strede sietnice, v žltej škvrne. Kóma môže byť okrem iného jednou zo zložiek refrakčnej chyby pri keratokonuse. Počas LASIK sa môže objaviť kóma v dôsledku decentrácie zóny laserovej ablácie alebo zvláštností hojenia rohovky počas laserovej korekcie hypermetropie.

3. Skreslenie- porušenie geometrickej podobnosti medzi predmetom a jeho obrazom - skreslenie. Body objektu v rôznych vzdialenostiach od optickej osi sú znázornené s rôznym zväčšením.

Laserová korekcia nie je monopolom pri korekcii aberácie. Umelé šošovky už boli vyvinuté a kontaktné šošovky kompenzácia niektorých typov odchýlok vyššieho rádu.

Exkurzia do oftalmickej klasifikácie aberácií

Aberácie sú rozdelené do troch hlavných skupín:

Difrakčné;

Chromatické;

Monochromatické.

Difrakčná aberácia sa objavia, keď lúč svetla prechádza v blízkosti nepriehľadného predmetu. Svetelná vlna sa odchyľuje od svojho smeru a prechádza blízko jasnej hranice medzi priehľadným médiom (vzduch) a nepriehľadným médiom. V oku je takýmto nepriehľadným médiom dúhovka. Tá časť svetelného lúča, ktorá neprechádza v strede zrenice, ale na jej okraji, je vychýlená, čo vedie k rozptylu svetla po obvode.

Chromatická aberácia vznikajú v dôsledku nasledujúceho optického javu. slnečného svetla, ako už bolo spomenuté, pozostáva zo svetelných vĺn veľmi pestrej dĺžky. Viditeľné svetlo sa pohybuje od krátkovlnnej fialovej po dlhovlnnú červenú. Pamätáte si trochu na zapamätanie spektra viditeľného svetla - farieb dúhy? „Každý poľovník chce vedieť, kde sedí bažant.“

Červená, oranžová, žltá, zelená, modrá, modrá, fialová.

Každý z týchto typov lúčov má svoj vlastný index lomu. Každá farba sa láme v rohovke a šošovke svojim vlastným spôsobom. Zhruba povedané, obraz modrej a zelenej časti objektu je zaostrený na emetróne sietnicou a červenými za ňou. Výsledkom je, že obraz farebného predmetu na sietnici je rozmazanejší ako čiernobiely. 3D video je založené na efekte spojenom s chromatickou aberáciou.

Monochromatická aberácia, v skutočnosti sú hlavným predmetom štúdia refrakčných chirurgov. Ide o monochromatické aberácie, ktoré sú rozdelené na aberácie vyššieho a nižšieho rádu. Monochromatické aberácie nízkeho radu: krátkozrakosť, hyperopia a astigmatizmus. Monochromatické aberácie vyššieho radu: sférická aberácia, kóma, astigmatizmus šikmých lúčov, zakrivenie poľa, skreslenie, nepravidelné aberácie.

Na opis komplexu monochromatických aberácií vyššieho rádu sa používajú polynómy matematického formalizmu Zernike (Zernike). Je dobré, ak sú blízke nule a stredná kvadratická odchýlka čela vlny RMS je menšia ako vlnová dĺžka alebo sa rovná 0,038 μm (Marechalovo kritérium). Toto sú však jemnosti refrakčnej chirurgie.

Štandardná polynomická tabuľka Zernike je druh súboru trojrozmerných ilustrácií aberácií do siedmeho rádu: rozostrenie, astigmatizmus, astigmatizmus šikmých lúčov, kóma, sférická aberácia, trojlístok, štvorlístok a tak ďalej, až osemlisté (trojlístok, tetrafoil, pentafoil) , hexafoil ...). „Trojlístky“ predstavujú tri až osem rovnomerných sektorov kruhu so zvýšenou optickou mohutnosťou. Ich výskyt môže byť spojený s hlavnými dostredivými smermi stromálnych fibríl, druh výstužných rebier rohovky.

Aberačný vzor oka je veľmi dynamický. Monochromatické aberácie maskujú chromatické aberácie. Keď sa zrenička v tmavšej miestnosti roztiahne, sférické aberácie sa zvýšia, ale difrakčné aberácie sa znížia a naopak. S vekom súvisiacim poklesom schopnosti akomodácie začínajú aberácie vyššieho rádu, ktoré boli predtým stimulom a zvyšovali presnosť akomodácie, znižovať kvalitu videnia.

Preto je v súčasnosti ťažké určiť význam pozitívnych a negatívny vplyv každého druhu aberácie vo vízii každej osoby.

Úloha aberrometrie (s funkciou keratotopografie) pri predoperačnom vyšetrení

O tomto už bolo povedané všetko. Podľa aberrometrických údajov je zostavená individuálna mapa čela vlny, podľa parametrov ktorých sa vykonáva personalizovaná laserová korekcia. U väčšiny pacientov je úroveň aberácií vyššieho rádu, mierne povedané, veľmi malá. A nie je potrebné používať prispôsobenú laserovú abláciu. Údaje z autorefraktokeratometrie sú dostatočné. To však neznamená, že by ste sa nemali hnať za personalizáciou. Koniec koncov, ak máte odchýlky, potom ich možno zistiť iba aberrometriou. A s korekciou je väčšia pravdepodobnosť, že získate vyššiu zrakovú ostrosť, ako ste kedy mali pri okuliaroch alebo dokonca kontaktných šošovkách.

Ryža. 17. Analyzátor čelnej vlny (aberrometer s funkciou keratotopografie). Podstata keratotopografie je nasledovná. Svetelné koncentrické kruhy (Placidoov kotúč) (b) sa premietajú na predný povrch rohovky a ich odraz sa fotografuje prístrojom (a). Na základe rozdielu medzi parametrami premietaných a odrazených kruhov prístroj vypočíta zakrivenie rohovky v 10 000 bodoch a vytvorí lomovú „mapu“.

Personalizovaná laserová ablácia sa vykonáva aj s dodatočnou korekciou, s korekciou po iných operáciách a s tenkou rohovkou.

Pokiaľ ide o diagnózu ako takú, to znamená hľadanie patológie, hlavnou vecou tu nie je nechať ujsť keratokonus.

Opäť keratokonus

Pre refrakčného chirurga je celkom ľahké identifikovať keratokonus pomocou vhodného vybavenia. Ale to nie je problém. Problém je v zodpovednosti. Rovnako ako zložitosť práce ženistu, nielen vo znalosti zložitosti remesla. Problém je v tom, že ženista sa mýli iba raz. S keratokonusom sa nemôžete mýliť. Nikdy. A preto musíte mať neustále na pamäti jeho nepriame znaky:

Myopický astigmatizmus je častejšie so šikmými osami;

Optická sila rohovky je viac ako 46 dioptrií;

Tenká rohovka;

Prekvapivo dobrý zrak bez okuliarov a prekvapivo zlý s okuliarmi v prítomnosti silného astigmatizmu;

Progresia astigmatizmu;

Lokálny výčnelok rohovky, často v dolnom sektore.

Tento výčnelok nemôže chýbať, keď keratotopografia (alebo aberrometria)... Výčnelok je sprevádzaný zvýšením optického výkonu. Všeobecne uznávaný štandard pre farby indikujúce farby na obrázku vlnoplochy v modrá farba oblasti s nižším optickým výkonom (dioptria) a v červenej farbe - s väčším. Klasický keratokonus vyzerá ako červená škvrna v dolnej pravej alebo dolnej ľavej rohovke.

Mimochodom, obyčajný astigmatizmus vysoký stupeň vyzerá ako červený motýľ. Krídla tohto motýľa niekedy strácajú symetriu. Jedno krídlo sa stáva obrovským, posúva sa nadol a druhé klesá. Ako piesok v presýpacích hodinách optická sila tečie zhora nadol. To už môže byť prejavom keratokonusu. Urobiť laserová korekcia v takom prípade je to nemožné.

Kto horšie toleruje odchýlky získané po LASIKu?

Mladí ľudia s labilnou psychikou a širokým žiakom. Každý z nás má na svetle inú veľkosť zrenice. V priemere tri milimetre, ale niektoré majú od narodenia o pár milimetrov viac. A čím väčšia je zrenica, tým väčšia je plocha rohovky a šošovky, ktorá sa zúčastňuje na zrakovom akte. A čím menšia drsnosť obraz skresľuje. Mozog takýmto maličkostiam spravidla nevenuje pozornosť. Rovnako vylučuje z vizuálnych informácií plávajúce nepriehľadnosti v sklovci (sú prítomné vo väčšine) krátkozrakých ľudí) a človek im venuje pozornosť iba niekedy pri pohľade na oslepujúci biely sneh alebo povedzme na jasnú obrazovku počítača. Ale v jemných, kreatívnych, nervóznych povahách je vnímanie často zvýšené, čo môže prispieť k tomu, že takýmto podnetom neustále venujú pozornosť. Nie je to vyberavé, ale funkcia. nervový systém, ako napríklad individuálny prah citlivosti na bolesť.

V takýchto prípadoch sa môžete pokúsiť vyvinúť závislosť na aberáciách v mozgu, alebo skôr odvrátiť jeho pozornosť od tohto problému instiláciou kvapiek, ktoré zúžia žiaka (pilokarpín) na mesiac. V prípade zlyhania takejto taktiky bude potrebné vykonať dodatočnú opravu, aby sa znížili odchýlky vyššieho rádu.

Kde sa v každodennej praxi môže optometrista stretnúť s aberáciami vyššieho rádu?

Pri keratokonuse zraková ostrosť s úplnou korekciou okuliarov často nedosahuje 1,0. Pri skúmaní videnia cez membránu tri milimetre alebo menšiu sa zraková ostrosť výrazne zlepšuje (pozri vyššie). V oboch prípadoch je dôvodom toho, čo sa deje, odchýlky.

Po odstránení katarakty s implantáciou umelej šošovky pacient často ani pri úplnej korekcii okuliarov nevidí 1,0. Nie vo všetkých prípadoch je spojená s ochoreniami sietnice, tupozrakosťou alebo sekundárnou kataraktou.

Umelé šošovky menšieho priemeru ako prírodné. Niekedy môže byť umelá šošovka nerovnomerná. Počas operácie rohovkový rez zmení sférický tvar rohovky. Všetky tieto dôvody spôsobujú odchýlky vyššieho rádu. V extrémnych prípadoch je možné ich obmedziť vykonaním personalizovanej laserovej korekcie (viac o bioptike v ďalšej kapitole).

Má zmysel vykonávať aberrometriu a takzvanú nočnú slepotu, ktorá sa prejavuje zhoršením zrakovej ostrosti za súmraku, ale nie je sprevádzaná znakmi vážne choroby sietnica (tapetoretinálna abiotrofia atď.).

Príkladov je mnoho. V prípade podozrenia na aberácie môže byť pacient odoslaný na vyšetrenie do centra refrakčnej chirurgie.

Článok z knihy:

OČNÁ ABERÁCIA- skreslenie obrazov na sietnici oka v dôsledku nedokonalostí jeho optického systému.

ABERRÁCIA OČÍ môže byť spôsobená rôzne dôvody: nepravidelný tvar povrchy rohovky a šošovky, nedokonalosť ich centrovania, nehomogenita očných médií (najmä šošovky) a difrakčné javy vznikajúce v oku na dráhe svetelného lúča (zaoblenie prekážok svetelnými vlnami a pod.).

Všetky typy aberácií sú do jedného alebo druhého stupňa súčasťou optického systému ľudského oka. optické systémy: sférická, chromatická, ako aj difrakčná aberácia a astigmatizmus (pozri Aberácia, astigmatizmus oka).

Sférická aberácia oka kvôli heterogénnej štruktúre šošovky. Je definovaný ako rozdiel medzi stupňom lomu optického systému lúčov prechádzajúcich periférnymi a centrálnymi oblasťami zrenice oka a meria sa v dioptriách. Jedna dioptria (1 dioptria) - refrakčná sila šošovky s ohnisková vzdialenosť 1 m. Sférická ABERÁCIA OČÍ sa považuje za pozitívnu, ak sú periférne lúče lámané silnejšie ako centrálne a ich ohnisko je bližšie k šošovke ako k sietnici, a negatívne, ak je zameranie periférnych lúčov bližšie k sietnici ako k objektívu. Absencia jediného zaostrenia na centrálne a periférne lúče dopadajúce na zrenicu vedie k tomu, že uvažované svetelné body sú premietané na sietnicu oka vo forme škvŕn (kruhy rozptyľujúce svetlo). V dôsledku toho sa zraková ostrosť znižuje.

Sférická ABERÁCIA OČÍ je do určitej miery korigovaná znížením zakrivenia povrchov rohovky a šošovky ako prechodom z ich centrálnych zón do periférnych. Sférická ABERÁCIA OČÍ závisí od stavu akomodácie očí (pozri) a šírky zrenice. Za denného svetla (priemer zrenice 3-4 mm) je aberácia očí obvykle 0,5-1 dioptrií.

Chromatická aberácia oka v dôsledku nerovnomerného lomu svetelných lúčov s rôznymi vlnovými dĺžkami optickým systémom oka (pozri Refrakcia oka). Nie je to rovnaké pre rôznych ľudí. Chromatická aberácia je numericky charakterizovaná rozdielom medzi refrakčnou silou oka pre žlté žiarenie s vlnovou dĺžkou 587,6 nm (5876A) a refrakčnou schopnosťou oka pre danú vlnovú dĺžku a je vyjadrená v dioptriách.

V dôsledku chromatickej aberácie sú obrazy predmetov na sietnici oka obklopené farebným okrajom. Vzhľadom na selektívnu citlivosť sietnice na žiarenie rôznych vlnových dĺžok si však človek nevšimne farebné kontúry predmetov.

Chromatická ABERRÁCIA OČÍ vysvetľuje neschopnosť oka s normálnym lomom (pozri Emmetropia) vidieť vzdialené modré alebo fialové predmety, ako aj fenomén „vyčnievajúcich“ a „ustupujúcich“ farieb. Chromatická ABERÁCIA OČÍ v mnohých prípadoch vysvetľuje zvláštnosti techník používaných výtvarníkmi v krajinárskej a krajčírskej maľbe.

Množstvo metód a zariadení používaných v oftalmológii na meranie veľkosti očnej ametropie je založených na použití javov chromatickej ABERÁCIE OČÍ. Difrakčné aberácie oka sú deformácie sietnice oka v dôsledku difrakcie, ku ktorej dochádza pri prechode svetelných lúčov žiakom s malým priemerom. V difrakčnom A. okrúhle škvrny obklopené radmi svetlých a tmavých prstencov. Difrakčná ABERRÁCIA OČÍ sa javí ako ostrejšia, čím menší je priemer zrenice.

Najväčšia jasnosť obrazu predmetov na sietnici oka, a preto najlepší pohľad k oku dochádza vtedy, ak je priemer zrenice oka 2-4 mm. Ďalšie zvýšenie priemeru zrenice je sprevádzané znížením zrakovej ostrosti.

L. H. Gassovsky.

Aberácie sa nazývajú chyby akéhokoľvek optického systému vrátane očí.

Rozlišujú sa aberácie nízkeho rádu - krátkozrakosť, hyperopia a astigmatizmus, ktoré sú najbežnejšie a predstavujú asi 85% všetkých aberácií.

Existujú aj odchýlky vyššieho rádu, ktoré sú iba 15%, sú dosť rozmanité. Patria sem kóma, sférická aberácia a skreslenie.

Čo je ich príčinou a ako ovplyvňujú zrak?

Aberácie sú výsledkom skreslenia svetelných lúčov pri prechode cez akúkoľvek funkčnú štruktúru oka:

• Slzný film, ktorý pokrýva vonkajšiu časť prednej oblasti očná guľa, poskytujúce hydratáciu, chrániace prednú časť oka, aby sa nedostali cudzie telesá, a zúčastňuje sa lomu svetelných lúčov, čím sa vyhladzujú malé nerovnosti v rohovke.
• Na lome svetelných lúčov sa podieľa rohovka - predná priehľadná, guľovitá časť vonkajšieho plášťa oka.
• Vodnatá vlhkosť - vypĺňa priestor medzi rohovkou vpredu a šošovkou s dúhovkou za sebou, zúčastňuje sa lomu.
• Objektív je vnútroočná šošovka, ktorá láme svetelné lúče.
• Sklovité telo je gél, ktorý vyplňuje veľký objem vo vnútri očnej dutiny za šošovkou, zvnútra ohraničuje sietnicu (svetlocitlivú membránu oka) a podieľa sa na vedení svetelných lúčov.

V dôsledku toho sa so zmenami v ktoromkoľvek z uvedených oddelení môžu objaviť alebo zintenzívniť už existujúce odchýlky.

Rôzne zmeny a choroby môžu viesť k vzniku odchýlok, napríklad k nedostatočnému slznému filmu pri syndróme suchého oka; jazvy na rohovke po operáciách, úrazoch, infekčné choroby; zakalenie šošovky (katarakta); zmeny v sklovci s krátkozrakosťou, po zápalové ochorenia, trauma, krvácanie.

Aberácie vyššieho rádu zhoršujú videnie a sú popisované ako rozmazané obrázky a objekty, oslnenie, svätožiara okolo svetelných zdrojov, závoje, čím sa znižuje kvalita videnia, najmä za zlých svetelných podmienok a v noci.

Závažnosť symptómov závisí od mnohých faktorov, ako je príčina aberácie alebo veľkosť zrenice. Osoba si teda môže všimnúť uvedené prejavy aberácií iba v podmienkach nízkeho osvetlenia, keď sa s rozšírením zrenice zvyšuje stupeň vplyvu aberácií na kvalitu videnia.

Diagnostika.

Diagnostika aberácií vyššieho rádu je v poslednej dobe možná vďaka technológii, ktorá používa počítačová analýza vychýlenie svetelných lúčov pri ich prechode na sietnicu, po ktorom nasleduje čiastočný odraz, takzvaný vlnový front.

Táto metóda sa používa v špeciálnych diagnostických zariadeniach - aberrometroch, ktoré s vysokou presnosťou určujú všetky chyby v optickom systéme oka a stupeň ich vplyvu na kvalitu videnia.

Korekcia odchýlok vyššieho rádu.

Ľudské oko nie je dokonalé a do určitej miery má určité odchýlky. V prípade, že to nezahŕňa obmedzenia profesionálnej činnosti a zhoršenie kvality videnia, odchýlky nevyžadujú žiadnu konkrétnu opravu.

Ak diagnóza určí prítomnosť aberácií, ktoré znižujú kvalitu videnia, potom môžu ako korekčné opatrenia pomôcť špeciálne adaptívne optiky (okuliare, kontaktné šošovky, vnútroočné šošovky), ktoré vďaka použitiu technológie vlnoplochy môžu kompenzovať účinok odchýlky v kvalite zraku.

Alternatívou k adaptívnej optike je refrakčná chirurgia (chirurgická úprava refrakčnej sily rohovky), ktorá umožňuje použitie individuálny program dosiahnuť víziu Vysoká kvalita na základe údajov z abberometrie.

P.S.: Optický systém oka pozostáva predovšetkým z interakcie dvoch prirodzených šošoviek: rohovky a šošovky. Každý z nich môže mať optické chyby - rôzne povrchové zakrivenia]. malé zakalenie, rôzna hustota tkaniva v rôznych častiach povrchu. To všetko môže spôsobiť odchýlky vyššieho rádu.

Je potrebné poznamenať, že priemerná zraková ostrosť osoby sa berie podmienene ako 100% - to je schopnosť vidieť z 5 metrov 10. riadok klasickej tabuľky Golovin -Sivtsev, ktorý sa nachádza na akejkoľvek klinike s oftalmológom.

Odstránením aberácií vyššieho rádu pomocou techniky personalizovanej ablácie (superLASIK) a diagnostickej techniky vlnoplochy je možné dosiahnuť zrakovú ostrosť 1,2-2,0 (t.j. 120-200%). Ale v prvom rade je dôležité zvýšiť priestorovú kontrastnú citlivosť, t.j. jasnosť rozlišujúcich predmetov, najmä pri slabom osvetlení. V tomto prípade bude so zrakovou ostrosťou 100% a dokonca 90% priemernej normy pohodlné Každodenný život osoba.