Рефракция глаза

Рефракция глаза — это преломляющая сила оптической системы глаза, измеряемая в диоптриях и определяющая положение фокусной точки относительно сетчатки. В более широком смысле под рефракцией понимают процесс преломления световых лучей при прохождении через прозрачные среды глаза: роговицу, водянистую влагу передней камеры, хрусталик и стекловидное тело. Рефракция является ключевой характеристикой, от которой зависит чёткость зрения: при нормальной рефракции (эмметропии) лучи фокусируются строго на сетчатке, при аномалиях — перед ней (миопия) или за ней (гиперметропия), либо образуют несколько фокусов (астигматизм).

Физические основы рефракции

Преломление света в глазу подчиняется законам геометрической оптики. Основной вклад в преломляющую силу вносит роговица (около 40–44 диоптрий), так как она имеет наибольшую кривизну и границу раздела сред «воздух — роговица» с высоким перепадом показателей преломления. Хрусталик, обладающий способностью изменять свою кривизну (аккомодация), добавляет от 15 до 20 диоптрий в покое и до 30–34 диоптрий при максимальном напряжении. Стекловидное тело и водянистая влага имеют близкие к воде показатели преломления и вносят незначительный вклад.

Суммарная рефракция глаза в состоянии покоя аккомодации составляет в среднем 58–60 диоптрий. Однако точное значение варьирует в зависимости от анатомических особенностей: длины передне-задней оси глазного яблока, радиуса кривизны роговицы и хрусталика, глубины передней камеры.

Виды клинической рефракции

Клиническая рефракция определяется положением главного фокуса оптической системы глаза относительно сетчатки при расслабленной аккомодации. Выделяют три основных типа:

Эмметропия

Эмметропия (соразмерная рефракция) — состояние, при котором фокус параллельных световых лучей, идущих от бесконечно удалённых объектов, совпадает с сетчаткой. Человек с эмметропией видит удалённые предметы чётко без напряжения аккомодации. Для рассматривания близких объектов требуется аккомодация. Эмметропия считается оптической нормой, хотя встречается лишь у 30–40 % взрослого населения.

Миопия

Миопия (близорукость) — рефракция, при которой фокус находится перед сетчаткой. Причины: либо чрезмерная преломляющая сила оптических сред (рефракционная миопия), либо удлинённая передне-задняя ось глаза (осевая миопия). Человек хорошо видит вблизи, но плохо — вдаль. Миопия классифицируется по степеням:

• слабая — до 3,0 диоптрий;
• средняя — от 3,25 до 6,0 диоптрий;
• высокая — более 6,0 диоптрий.

Распространённость миопии в мире растёт: по данным Всемирной организации здравоохранения, к 2050 году до 50 % населения планеты может быть близоруким. В России миопия встречается у 25–30 % школьников к окончанию школы.

Гиперметропия

Гиперметропия (дальнозоркость) — рефракция, при которой фокус расположен за сетчаткой. Это может быть связано с недостаточной преломляющей силой или укороченной осью глаза. В молодом возрасте гиперметропия часто компенсируется напряжением аккомодации, поэтому человек может не предъявлять жалоб. Однако с возрастом, при снижении аккомодационных резервов, развивается пресбиопия (возрастная дальнозоркость). Степени гиперметропии:

• слабая — до 2,0 диоптрий;
• средняя — от 2,25 до 5,0 диоптрий;
• высокая — более 5,0 диоптрий.

Астигматизм

Астигматизм — нарушение рефракции, при котором в разных меридианах глаза преломляющая сила неодинакова, что приводит к отсутствию единой фокусной точки. Вместо неё формируется два фокуса, расположенных на разном расстоянии от сетчатки. Различают роговичный и хрусталиковый астигматизм, а также правильный (с чёткими меридианами) и неправильный (с неравномерной кривизной). Астигматизм может сочетаться с миопией или гиперметропией.

Аккомодация и её роль

Аккомодация — способность глаза изменять преломляющую силу хрусталика для чёткого видения объектов на различных расстояниях. Механизм основан на сокращении или расслаблении цилиарной мышцы, что изменяет кривизну хрусталика. Объём аккомодации максимален в детстве (до 15–20 диоптрий) и постепенно снижается с возрастом, достигая 1–2 диоптрий к 60 годам.

С возрастом (после 40–45 лет) развивается пресбиопия — возрастное ослабление аккомодации, связанное с уплотнением хрусталика и снижением эластичности его капсулы. Это не является патологией, а физиологическим процессом, требующим коррекции для работы на близком расстоянии.

Методы исследования рефракции

Определение рефракции (рефрактометрия) проводится как субъективными, так и объективными методами.

Субъективные методы

• Визометрия — проверка остроты зрения с помощью таблиц Сивцева или Головина с коррекцией линзами.
• Подбор очков — последовательная смена сферических и цилиндрических линз до достижения максимальной остроты зрения.

Объективные методы

• Авторефрактометрия — компьютерное измерение рефракции на основе анализа отражённого от сетчатки инфракрасного луча. Позволяет быстро получить данные о сферическом и цилиндрическом компонентах.
• Скиаскопия (теневая проба) — метод, основанный на наблюдении движения тени в зрачке при вращении зеркала офтальмоскопа. Используется для определения рефракции у детей и пациентов с помутнениями оптических сред.
• Рефрактометрия с узким зрачком — проводится после циклоплегии (медикаментозного паралича аккомодации) для выявления истинной рефракции, особенно у детей и при гиперметропии.

Коррекция аномалий рефракции

Очковая коррекция

Наиболее распространённый метод. Для миопии используются рассеивающие (отрицательные) линзы, для гиперметропии — собирающие (положительные), для астигматизма — цилиндрические линзы. Очки подбираются индивидуально с учётом межзрачкового расстояния и вертексного расстояния (расстояния от линзы до роговицы).

Контактная коррекция

Контактные линзы (мягкие, жёсткие газопроницаемые, торические для астигматизма) обеспечивают более широкое поле зрения и не искажают изображение, как очки. Однако требуют соблюдения гигиены и могут вызывать осложнения (кератиты, синдром сухого глаза).

Хирургическая коррекция

• Лазерная коррекция (LASIK, Femto-LASIK, SMILE, PRK) — изменение кривизны роговицы с помощью эксимерного или фемтосекундного лазера. Показана при миопии до 10–12 диоптрий, гиперметропии до 5–6 диоптрий, астигматизме до 5–6 диоптрий.
• Имплантация факичных линз — установка дополнительной линзы в переднюю или заднюю камеру глаза при высокой степени миопии или гиперметропии, когда лазерная коррекция противопоказана.
• Рефракционная замена хрусталика (ленсэктомия) — удаление собственного хрусталика и имплантация интраокулярной линзы (ИОЛ). Применяется при пресбиопии, катаракте или высоких аномалиях рефракции.

Возрастные изменения и профилактика

Рефракция глаза не является стабильной в течение жизни. У новорождённых чаще наблюдается гиперметропия (до 2–3 диоптрий), которая постепенно уменьшается к 6–7 годам. В школьном возрасте нередко формируется миопия, связанная с интенсивными зрительными нагрузками. После 40–45 лет развивается пресбиопия, а после 60 лет возможно изменение рефракции в сторону миопии из-за начальной катаракты (набухания хрусталика).

Профилактика аномалий рефракции включает:

• соблюдение зрительного режима (перерывы при работе за компьютером каждые 20–30 минут);
• достаточное освещение рабочего места;
• регулярные осмотры у офтальмолога (не реже 1 раза в год);
• использование увлажняющих капель при синдроме сухого глаза;
• при миопии — ношение очков или линз, назначенных врачом, а не самокоррекция.

Интересные факты

• Первые научные представления о рефракции глаза сформулировал немецкий физик Иоганн Кеплер в начале XVII века, объяснивший механизм зрения с точки зрения оптики.
• Единица измерения рефракции — диоптрия — введена французским офтальмологом Феликсом Монойе в 1872 году.
• В России ежегодно около 1,5 миллиона человек проходят лазерную коррекцию зрения, причём наиболее популярной методикой является LASIK.
• У некоторых животных (например, у сов) рефракция глаза адаптирована для ночного зрения, а у кошек — для восприятия движения в условиях низкой освещённости.

Источники

• Аветисов Э.С. «Близорукость». — М.: Медицина, 1986.
• Водовозов А.М. «Рефракция и аккомодация глаза». — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010.
• Офтальмология: национальное руководство / под ред. С.Э. Аветисова, Е.А. Егорова, Л.К. Мошетовой. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2019.
• World Health Organization. «World Report on Vision». — Geneva, 2019.
• Rosenfield M., Logan N., Edwards K. «Optometry: Science, Techniques and Clinical Management». — Elsevier, 2009.