Wykład 4. Budowa ludzkiego oka

Transkrypt

1 Wykład 4 Budowa ludzkiego oka

2 Oko

3 Przegrzebki

4 Ośmiornica

5 Ryba

6 Ptaki

7 Ssaki

8 Anatomia ludzkiego oka Rogówka R = 8mm Twardówka R = 12mm Odległość środków krzywizny 5 mm

9 Anatomia ludzkiego oka Naczyniówka Ciało rzęskowe Tęczówka Siatkówka Komora przednia Komora tylnia Komora szklista (ciało szkliste)

10 Ciśnienie wewnątrzgałkowe Ciśnienie wewnątrzgałkowe musi być wyższe niż ciśnienie powietrza Musi ono być w przybliżeniu stałe, aby nie wprowadzać zakłóceń w przeźroczystości ośrodków optycznych oka

11 Ruchy oka 6 mięśni zewn. Oka Mięsień prosty górny podnoszenie, rotacja do wewnątrz, Mięsień prosty dolny opuszczanie, rotacja do zewnątrz, przywodzenie Mięsień prosty przyśrodkowy przywodzenie Mięsień prosty boczny odwodzenie Mięsień skośny górny rotacja do wewnątrz, obniżenie, odwodzenie Mięsień skośny dolny rotacja do zewnątrz, podnoszenie, odwodzenienerw Ruchy zbieżności Ruchy sakkadyczne Ruchy śledzenia

12 Ruchy oka

13 Struktura optyczna

14 Siatkówka Wiele warstw komórek i pigmentów Grubość 50μm 600 μm Ruchy zbieżności Czopki 5 milionów w 3 rodzajach S, L, M większość w dołku środkowym ok. 5 Pręciki 100 milionów maksimum 20 od dołka środkowego brak w obszarze 1

15 Plamka żółta i dołek środkowy Definiuje oś widzenia Obejmuje 19 pola widzenia (5,5 mm) Centralna część do dołek środkowy 5 pola widzenia (1,5 mm) W samym centrum tzw. dołeczek środkowy, gdzie znajdują się jedynie czopki L i M 1/1000 powierzchni siatkówki zawiera 1/100 wszystkich czopków, zaś w dołeczku środkowym jest ich 0,05% Wielkość fotoreceptorów w dołku środkowym 1,0-4,0μm, średnia odległość między czopkami 2,3μm, co daje rozdzielczość 0,46 minuty kątowej

16 Plamka ślepa Wejście do wewnętrznych tkanek oka ukrwienia i wyjście nerwu zbiorczego Brak fotoreceptorów obszar ślepy Szerokość ok. 5 w poziomie i ok. 7 w pionie Położenie ok. 15 w kierunku nosowym (zbieżnym) i ok. 1,5 ku dołowi w stosunku do punktu fiksacji

17 Punkty kardynalne Ogniska Zewnętrzne (przedmiotowe) = 17,1 mm (od krawędzi rogówki = 15,71 mm) Wewnętrzne (obrazowe) = 22,7 mm Płaszczyzny główne (od krawędzi rogówki) Zewnętrzne (przedmiotowe) = 1,348 mm Wewnętrzne (obrazowe) = 1,602 mm Punkty węzłowe (od krawędzi rogówki) Zewnętrzne (przedmiotowe) = 7,08 mm Wewnętrzne (obrazowe) = 7,33 mm Środek obrotu (od krawędzi rogówki) 15 mm

18 Osie oka

19 Pole widzenia Każde z oczu widzi od 60 od strony nosa do ok. 105 po stronie zewnętrznej Widzenie obuoczne obejmuje jednakże tylko 120 (pozostała część pola widzenia jest zasłaniana przez nos dla jednego z oczu)

20 Odległość międzygałkowa Mierzona między środkami źrenic Zależy więc od stopnia akomodacji/zbieżności wzroku mm

21 Przerwa

22 Anatomia oka

23 Rogówka Płyn łzowy (4-7 μm) Nabłonek zewnętrzny. (50 μm) Błona Bowmana. (8-14 μm) Istota właściwa rogówki. (500 μm) Błona Descemeta (10-12 μm) Śródbłonek komory przedniej oka. (5 μm)

24 Współczynnik załamania i promienie krzywizn Dużo łatwiej (dokładniej) zmierzyć zewnętrzną krzywiznę rogówki R 2 =0,81R 1 U kobiet promienie krzywizny zewnętrznej są mniejsze D = D 1 + D 2 - D 1 D 2 d/n ok. +48,0D ok. -6,3D ok. +0,1D Obie powierzchnie są asferyczne i toryczne W młodych oczach krzywizna pozioma jest większa niż pionowa, lecz z wiekiem ten trend się odwraca

25 Asferyczność zewnętrznej powierzchni rogówki r Promień krzywizny rogówki generalnie rośnie z oddalaniem się od jej wierzchołka, powierzchnia więc staje się coraz bardziej płaska Rogówka ma średnicę 12 mm, lecz tylko 8 mm jest normalnie czynne, resztę przysłania tęczówka Powierzchnia rogówka ma kształt brył powstałych przez obrót krzywych stożkowych (elipsoida, kula itp.), które ogólnie opisane są równaniem: r Q z 2zR 0

26 Współczynniki Q dla rogówki Wartości Q są zwykle ujemne (ok. 0,2 0,3) Redukcja aberracji sferycznych Wartość Q niezbędna do wyeliminowania aberracji sferycznej powierzchni zewnętrznej wynosi -0,528 Łagodne, ciągłe przejście między rogówką i twardówką Przy powierzchniach asferycznych moc optyczna zależy nie tylko od punktu na soczewce, ale także od kierunku wyróżniamy dwa kierunki tangencjalny (południkowy) i sagitalny (równoleżnikowy) R s R Qr Rt Rs R

27 Tylna powierzchnia rogówki Trudno jest zmierzyć bezpośrednio charakterystykę tylnej powierzchni rogówki z powodu wpływu powierzchni przedniej. Jej znaczenie jest mniejsze z powodu małej różnicy współczynników załamania, nie jest jednakże zaniedbywalne Q = minus 0,4-0,3

28 Soczewka Soczewka znajduje się w elastycznej kapsule Nie ma stałego współczynnika załamania, a rozkład n nie jest możliwy do dokładnego zmierzenia Komórki nabłonka soczewki powstają przez całe życie na równiku i wydłużają się jako włókna i owijają soczewkę spotykając się w szwach Stare komórki tracą swoje jądro i inne organella komórkowe Soczewka więc powiększa się całe życie i zmniejsza swoją elastyczność oraz współczynnik załamania!

29 Akomodacja Mięsień rzęskowy (ciliary muscle) Obwódka Zinna (włókna obwódkowe) (zonule fibers)

30 3,6 mm Promienie krzywizny i kształt Pomiar jest praktycznie niemożliwy, ponieważ: kształt zmienia się z akomodacją kształt zmienia się z wiekiem Niejednorodność rozkładu współczynnika załamania (tylna powierzchnia mierzona in vivo) Podobnie z Q

31 Rozkład współczynnika załamania Najwyższy współczynnik załamania charakteryzuje centralną część soczewki W obszarze jądra soczewki n jest praktycznie stałe, lecz w obszarach peryferyjnych szybko spada Zmiany współczynnika załamania mogą korygować aberracje sferyczne Gullstrand w 1909 podał funkcję szacującą współczynnik załamania soczewki: n( r, z) 1,406 0, z z0 0, z z0 z z 0, z z , , r 0, r 0 0

32 Parametry soczewki Zastępczy współczynnik załamania 1,42 Rozmiar równikowy: 8,5 10 mm Moc optyczna D (akomodacja 10 cm) Podczas akomodacji przednia powierzchnia przesuwa się do przodu a soczewka przyjmuje bardziej naturalny zaokrąglony kształt Nie do końca wiadomo skąd mózg wie w którą stronę zmieniać moc optyczną soczewki, ale prawdopodobnie ma to związek z aberracją chromatyczną obrazu na siatkówce Fizyczne limity kształtu soczewki wyznaczają punkt bliży i punkt dali widzenia zakres (amplituda) akomodacji Akomodacja związana jest z konwergencją gałek ocznych (synkinezja)

33 Tęczówka i źrenica Kontrola zmniejszania: Mięsień zwieracz źrenicy Mięsień rozwieracz źrenicy (dużo prymitywniejsze sterowanie nerwowe)

34 Kolor źrenicy Zależy od stopnia pigmentacji mało niebieskie dużo brązowe Wzór włókien źrenicy jest inny dla każdego człowieka

35 Źrenica wejściowa i wyjściowa oka Źrenica znajduje się między soczewką a rogówką, praktycznie w płaszczyźnie przedmij powierzchni soczewki Źrenica wyjściowa nie ma dużego znaczenia Zarówno źrenica wejściowa jest przesunięta o 0,55 mm przed aperturę a źrenica wyjściowa o 0,07mm za nią. Źrenica wejściowa jest 13,3% większa niż apertura

36 Promień marginalny i aperturowy θ Kąt θ pełni ważną rolę przy określaniu poziomu oświetlenia siatkówki Promień aperturowy jest użyteczny przy kalkulowaniu położenia pozaosiowych punktów obrazu Oba promienie są przydatne przy opisie aberracji oka

37 Centracja źrenicy Środek źrenicy jest położony 0,5 mm w kierunku nosowym w stosunku do osi optycznej Położenie źrenicy zmienia się wraz ze zmianą jej wielkości (w granicach 0,4 mm) Położenie źrenicy wpływa na aberracje i ukierunkowanie oświetlenia siatkówki

38 Wielkość źrenicy Poziom oświetlenia 2mm - 8mm (powierzchnia zmniejsza się 16x) Fluktuacje (tzw. hippus) z częstotliwością 1,4Hz Opóźnienie 0,5 s przy słabych natężeniach światła, przy rosnących natężeniach 0,2-0,3s Przy zmniejszającym się natężeniu powrót dużo wolniejszy (nawet minuta) Równania: D 4,90 3,00 tanh 0,400 log 10 D 0,8558 4,01 10 log 4 10 L 1,0 log L 8,6 3 10

39 Wielkość źrenicy Widzenia obuoczne i akomodacja Stymulacja światłem jednego oka powoduje zmianę wielkości obu źrenic, aczkolwiek reakcja jest silniejsza jeśli stymulowane jest oboje oczu Wielkość źrenicy spada gdy oko akomoduje na bliż Wiek Wielkość źrenicy i tempo zmian jej wielkości spadają z wiekiem Leki Czynniki psychologiczne Strach, radość, zaskoczenie, miłe wspomnienia rozszerzenie Niemiłe wspomnienia, złość zwężenie

40 A p Kształt źrenicy D 4 Gdy patrzymy na wprost źrenica jest okrągła Gdy patrzymy pozaosiowo kształt jest eliptyczny w przekroju tangencjalnym wielkość maleje w przekroju sagitalnym wielkość pozostaje stała wpływa to na aberracje i ilość światła docierającego do wnętrza oka Powierzchnia źrenicy: A p D 4 cos Okazuje się, że na skutek aberracji i niezerowej grubości źrenicy bliższa rzeczywistości jest funkcja (większe wartości dla dużych kątów): , ,

41 Znaczenie wielkości źrenicy Głębia widzenia Poziom oświetlenia źrenicy zmiany rzędu 16x (zmiany oświetlenia rejestrowanego przez źrenicę > ) Jakość obrazu na źrenicy i w ogóle widzenia (aberracje) optimum: średnica 3 mm

42 Pupilometria Pomiar wielkości źrenicy Metody bezpośrednie Metody fotograficzne Metody wideo

43 Osie oka Oko nie jest symetryczne osiowo Środki krzywizn poszczególnych powierzchni załamujących nie leżą na jednej prostej Osie oka oś optyczna oś spojrzenia oś widzenia oś źrenicy oś fiksacji

44 Oś optyczna Linia przechodząca przez środki krzywizn powierzchni załamujących i odbijających Nie ma dużego znaczenia sama w sobie, lecz jest wygodna jako oś odniesienia Oko nie jest systemem optycznym scentrowanym ani sferycznym oś optyczna jest linią najlepiej dopasowaną do punktów środków krzywizn najlepiej dopasowanych powierzchni sferycznych

45 Oś spojrzenia Linia łącząca punkt fiksacji i środek źrenicy wejściowej Najważniejsza oś z punktu widzenia funkcji wzrokowych uwzględniająca załamania i definiująca środek wiązki światla wpadającego do oka Nie jest ustalona bo środek źrenicy fluktuuje W ramach optyki przyosiowej jest tożsama z promieniem aperturowym Łączy punkt na którym wzrok jest skupiony z dołkiem środkowym na siatkówce Miejsce w którym przecina rogówkę nazywany jest centrum wzrokowym rogówki.

46 Oś widzenia (oś węzłowa) Linia łącząca punkt fiksacji z obrazem w dołku środkowym poprzez punkty węzłowe Stanowi odniesienie dla funkcji wzrokowych, szczególnie jeśli nie zależą od wielkości źrenicy. Zwykle jest bliska osi spojrzenia Określa wielkość kątową widzianych obiektów Przecięcie z rogówką nazywane jest biegunem optalmometrycznym

47 Oś źrenicy Linia przechodząca przez środek źrenicy wejściowej i prostopadła do rogówki Używana do obiektywnego pomiaru fiksacji nieśrodkowej, sytuacji gdy inny niż dołek środkowy punkt na siatkówce byłby użyty do fiksacji heterotropia (zez)

48 Oś fiksacji Linia przechodząca przez punkt fiksacji i środek obrotu gałki ocznej Stanowi odniesienie do pomiaru ruchów gałki ocznej Ponieważ nie ma jednego punktu obrotu całej gałki ocznej oś ta stanowi jedynie przybliżenie, a jej kierunek zależy od kierunku obrotu gałki oka