Рис. 5 изображение точечного источника света, образованное лучами, показанными на рис. 4. приведена также кривая радиального распределения интенсивности света в плоскости изображения (на сетчатке) Здесь также приведено радиальное распределение интенсивности света в световом пятне. Это распределение показывает, что внутри каустики интенсивность света во много раз выше, чем в окружающем световом ореоле. Это позволяет сделать вывод, что рецептор сетчатки воспринимает только это излучение и не "замечает" слабого светового ореола, окружающего яркое центральное пятно [1]. На первый взгляд кажется, что это "мелочь", но именно она может оказаться решающей в правильном выборе диоптрий ИОЛ для пациента. В случае имплантации ИОЛ аккомодация пока невозможна. Но есть люди, которые все же видят! Это действительно феномен. Определить причину этого представляется крайне важным, т.к. это может дать ключ к решению основной задачи - обеспечить полноценное зрение для пациента. В литературе периодически обсуждается вопрос об аккомодации. Некоторые авторы высказывают мнение, что не только хрусталик ответственен за данный процесс. Рассматриваются и другие механизмы: изменение кривизны роговицы, деформирование глазного яблока и т.д. Но даже если такие возможности существуют, вряд ли их вклад может быть существенным. Нет оснований считать, что эти процессы могут приводить к коррекции больше нескольких десятых диоптрии (многие авторы считают, что эффект от этих процессов не более 0.2 - 0.3 диоптрии). Другими словами, объяснить интересующий нас феномен этими процессами нет возможности и по этой причине здесь они не рассматриваются. Так в чем же дело? При решении этого вопроса, по всей видимости, нельзя не учитывать строения и функциональных свойств сетчатки глаза. В сетчатке между фоторецепторами и клетками, выдающими им¬пульсы, включена сложная нейронная сеть. Количество
Рис. 4 Ход лучей вблизи плоскости изображения (сетчатки) для системы, представленной на рис.1. Хорошо видно, что основная часть энергии светового излучения сконцентрирована в области, ограниченной некоторой поверхностью, называемой каустической поверхностью (на рис. 4 видно сечение этой поверхности плоскостью чертежа - каустическая кривая). Фокусировка лучей, ограниченных каустической поверхностью, происходит как раз вблизи правого края рисунка, где и должна располагаться сетчатка. При таком расположении сетчатки обеспечивается улучшение качества видения с увеличением освещенности предмета, так как с увеличением освещенности уменьшается диаметр зрачка и тем самым исключаются далекие от главной оптической оси лучи, находящиеся за пределами каустической поверхности на рис. 4. Изображение точечного источника света на сетчатке, расположенной в плоскости максимальной координаты на рис. 4, имеет вид, показанный на рис. 5.
Рис. 3 Ход лучей в оптической системе глаза с искусственным хрусталиком. Диаметр хрусталика 6 мм. На первый взгляд может показаться, что для наилучшей фокусировки изображения сетчатка должна располагаться в том месте, где диаметр светового пятна минимален, а не там, где расположена плоскость мак¬симальной координаты на рисунках 1, 2 и 3 (эта координата соответствует средней длине оптической оси глаза). На самом же деле из-за наличия сферической аберрации (см. ниже) распределение энергии светового излучения вдоль радиуса светового пятна вблизи фокальной плоскости сильно неоднородно. Для иллюстрации этого известного факта на рис. 4 показан ход лучей для системы, изображенной на рис. 1, но при достаточно сильном увеличении.
Здесь a2 в метрах. Формула (2) показывает, что преломляющая сила глаза увеличивается на величину 1/а2 при приближении объекта из бесконечности до расстояния а2 независимо от исходной величины преломляющей силы Ф1. Например, при приближении объекта на расстояние наилучшего зрения 25 см преломляющая сила глаза при аккомодации должна увеличиться на 4 диоптрии, чтобы четко видеть этот объект, при приближении на расстояние 10 см - на 10 диоптрий. Примерно (но не точно) на такую же величину увеличивается и преломляющая сила хрусталика, обеспечивающего аккомодацию глаза. Имеющиеся на сегодняшний день искусственные хрусталики не могут изменять свое фокусное расстояние, т.е. не могут обеспечить аккомодацию и могут быть настроены на получение резкого изображения для объекта, расположенного только на каком-либо одном расстоянии, далеком или близком. На рис. 3 показан, например, ход лучей в оптической системе глаза с искусственным хрусталиком с характеристиками, приведенными в таблице 1, для случая, когда объект удален в бесконечность.
Здесь b1 и b2 - расстояния от преломляющей поверхности до изображения (сетчатки), n - показатель преломления приведенного глаза, Ф1 и Ф2 - преломляющие силы приведенного глаза, соответствующие расстояниям до объекта a1 и a2. Полагая а, = оо (объект в бесконечности) и учитывая, что b1 = b2 (расстояние до сетчатки в обоих случаях одинаково), получим после подстановки n/b1 из (1а) в (1б):
Приближенно оценить изменение оптической силы глаза при аккомодации можно с помощью формулы для сферической поверхности в применении к приведенному (редуцированному) глазу, представляющему собой сферическую преломляющую поверхность с оптическими характеристиками, соответствующими всей оптической системе глаза [1]. Для двух различных расстояний до объекта a1 и а2 эта формула имеет такой вид:
Рис. 2. Аккомодация хрусталика. Точечный источник света расположен на главой оптической оси на расстоянии 25 см от глаза. Толщина хрусталика 4 мм. Преломляющая сила роговицы - 43.05 диоптрий, хрусталика - 24.87 диоптрий, глаза - 63.65 диоптрий. Параметры оптической системы, соответствующие рисункам 1 и 2 (радиусы кривизны и показатели преломления), приведены в таблице 1.
Рис. 1. Ход лучей в оптической системе глаза, образованной роговицей, камерной влагой, естественным хрусталиком и стекловидным телом. Точечный источник света удален в бесконечность (аккомодация отсутствует). Размеры на осях в мм. Начало координат совпадает с левым краем роговицы. Толщина роговицы 0.5 мм. Толщина хрусталика 3.61 мм. Преломляющая сила роговицы - 43.05 диоптрий, хрусталика - 19.86 диоптрий, глаза - 59.3 диоптрий. Фактически никто не подвергает сомнению утверждение, что человек видит только те предметы, изображения которых четко проектируются на сетчатку глаза. В этом отношении такие представления о видении практически ничем не отличаются от представлений о фотографировании - фиксировании изображения какого-либо предмета на фотопленке с использованием обычного фотоаппарата. Чтобы получить качественное изображение предмета, приходится настраивать на резкость (изменять расстояние от объектива до фотопленки в зависимости от того, на каком расстоянии от объектива фотоаппарата находится предмет). Глаз решает проблему настройки на резкость за счет аккомодации - изменения радиуса кривизны хрусталика. На рис. 2 показан ход лучей в той же оптической системе глаза, что и на рис. 1, но при положении точечного источника света на расстоянии 25 см от глаза при наличии соответствующего напряжения аккомодации.
Переход к малым разрезам с использованием упруго-эластичных интраокулярных линз (ИОЛ) поднял хирургию катаракты на качественно новый уровень. Использование малых разрезов, обладающих способностью к самогерметизации и не требующих наложения швов, сняло одну из основных проблем, стоящих на пути восстановления полноценного зрения, - возникновение индуцированного астигматизма, характерного для больших разрезов (шовной хирургии). С достаточно большой вероятностью теперь хирург может гарантировать пациенту по его желанию хорошие зрительные функции либо для дали, либо для близи, но не одновременно. Дополнительная очковая коррекция у пациентов в послеоперационном периоде при этом не исключена. Естественно желание многих пациентов получить высокую некорригированную (без очков) остроту зрения как вдали, так и вблизи. По аналогии с функциями нормального глаза и естественного хрусталика многие из хирургов не видят иного решения, как восстановление аккомодации артифакичного глаза. Допускаем, что в будущем будут изобретены такие операции, после которых имплантированный взамен потускневшего искусственный хрусталик будет аккомодировать. Создание аккомодирующего хрусталика, причем, как многие это желают, не за счет смещения линзы вдоль оптической оси, а за счет изменения кривизны оптической части ИОЛ, представляется чрезвычайно трудной задачей, решение которой может быть получено только в достаточно отдаленном будущем. Если изменить постановку задачи: дать пациенту хорошее зрение как вдаль, так и вблизи одновременно, то означает ли это, что данная задача решается только путем восстановления утраченной аккомодации? В данной статье мы хотим показать, что восстановление утраченной аккомодации - это не единственный путь достижения поставленной цели. Возможен и другой, о котором и пойдет речь в данной статье. Установившиеся на протяжении многих десятилетий стереотипы мышления очень часто мешают даже поверить в сам факт существования того или иного феномена, не говоря уже о том, чтобы сделать, из него правильные выводы. В области офтальмохирургии катаракты таким феноменом является то, что у достаточно большого количества пациентов после имплантации обычных монофокальных ИОЛ наблюдали без дополнительной очковой коррекции хорошее зрение как вдаль, так и вблизи. В связи с чем, вероятно, и стали говорить о явлении псевдоаккомодации. А если не обращать внимание на красивые термины, которые ничего не объясют, и просто задуматься над тем: а почему действительно они видят так? Чтобы ответить на этот вопрос, мы обратились к математическому моделированию прохождения света в глазу с использованием современных компьютеров. Изображение источника, даваемое компьютерной моделью оптической системы, формируется с помощью большого количества световых лучей (до 10000), каждый из которых последовательно проходит через все преломляющие поверхности системы в точном соответствии с законом преломления (см., например, [1]) без каких-либо упрощающих предположений. Трехмерная модель позволяет рассчитывать системы, состоящие из нескольких линз, преломляющие поверхности каждой из которых могут быть эллиптическими (в частности сферическими), гиперболическими и параболическими. Получаемое изображение содержит все возможные виды искажений, присущие реальным системам (сферическая аберрация, астигматизм и др.). Мы опускаем все детали, касающиеся техники расчетов (см. [2]), и приводим только некоторые конечные результаты, которые с нашей точки зрения что-то могут прояснить или заставить серьезно задуматься. Наша задача: не дать конкретные рецепты, а побудить хирургов-исследователей задуматься и над другим возможным решением указанной выше проблемы. В конечном счете, чем быстрее мы все вместе решим эту задачу, тем лучше будет пациенту. В качестве иллюстрации возможностей компьютерной модели на рис. 1 показан ход лучей в оптической системе глаза, образованной роговицей, камерной влагой, естественным хрусталиком и стекловидным телом. Показаны только те лучи, которые находятся в плоскости чертежа, на самом деле их значительно больше. Точечный источник света удален на бесконечно большое расстояние и находится на главной оптической оси. Все преломляющие поверхности имеют сферическую форму.
Современные проблемы в хирургии катаракты - новое поколение ИОЛ В.М. Треушников, директор НПП «Репер-НН», Нижний Новгород В.И. Чередник, кандидат физ.-мат. наук, доцент Нижегородского государственного университета, Нижний Новгород
Современные проблемы в хирургии катаракты - новое поколение ИОЛ - www.reper.ru - РЕПЕР-НН - новые технологии изготовления полимерных материалов
Комментариев нет:
Отправить комментарий