Оптические и информационнопроцессорные характеристики зрительного анализатора Задачи которые

Оптические и информационнопроцессорные характеристики зрительного анализатора Задачи, которые решает глаз: оценка и восприятие пространства, спектрального состава света, энергии излучения.

Амблиопия – ухудшение зрения, не связанное ни с каким заболеванием глаза или зрительной системы. Причины: • отсутствие доступа света к сетчатке, например, при катаракте, бельме роговицы, грубых изменениях в стекловидном теле и др. • разница в длине глаз, так называемая анизометропия, в результате которой степень близорукости (дальнозоркости, астигматизма) одного глаза может быть больше степени близорукости (дальнозоркости, астигматизма) другого глаза. • интоксикация организма: никотин, алкоголь, лекарства, витаминная недостаточность. Разница в рефракции приводит к тому, что мозг воспринимает зрительный образ не от обоих глаз вместе, т. е. зрение не является бинокулярным, пространственным. Один глаз становиться ведущим, а второй глаз из-за полного или недостаточного участия в зрении со временем может отклоняться в сторону, развивается косоглазие, часто сопровождающее амблиопию. Амблиопия может развиваться при длительном отсутствии коррекции патологии рефракции. Возможно повреждение зрительного нерва и деградация сетчатки.

Плеоптика раздел офтальмологии, разрабатывающий методы лечения амблиопии. Плеоптика - (pleoptics) специальные приемы, используемые для стимуляции нормальной функции желтого пятна сетчатки у людей с нарушениями функции этой области в результате косоглазия. ; Согласно современным представлениям о функционировании зрительной системы, соответствующая информация обрабатывается параллельно и относительно независимо в яркостном, цветовом, частотно-контрастном каналах и канале формы. В методах плеоптики целесообразно одновременно активировать наибольшее число каналов зрительной системы.

ОРТОПТИКА (orthoptics) использование нехирургических методов (обычно к ним относится выполнение специальных упражнений для глаз) для лечения различных нарушений зрения и улучшения координации движений глаз (особенно при косоглазии и амблиопии). К ортоптике также относится определение степени этих аномалий. КОСОГЛАЗИЕ (strabismus, squint), ГЕТЕРОТРОПИЯ (heterotropia) - косоглазие: любое аномальное отклонение зрительной линии одного из глаз от совместной точки фиксации. Чаще всего косоглазие является горизонтальным - так называемое сходящееся (convergent strabismus) (или эзотропия (esotropia)) или расходящееся косоглазие (divergent strabismus) (или экзотропия (exotropia)); однако иногда может наблюдаться и вертикальное косоглазие - гипертропия (hypertropia), когда взгляд направлен вверх, или гипотропия (hypotropia), когда взгляд направлен вниз. В редких случаях оба глаза смотрят в одну и ту же точку, но один глаз повернут по часовой или против часовой стрелки по отношению к другому (циклотропия (cyclotropia)). При косоглазии может наблюдаться двоение получаемого изображения, однако чаще всего изображение, которое формируется в отклоненном глазу, просто игнорируется. При циклотропии получаемое в отклоненном глазу изображение не отличается от нормального, однако является развернутым по отношению к нормальному. Обычно косоглазие является содружественным (concomitant), т. е. косоглазие остается одинаково выраженным при взгляде в любом направлении. Этот вид косоглазия обычно начинает развиваться в детском возрасте. Косоглазие, развившееся в результате травмы или какого-либо заболевания, обычно является паралитическим (incomitant), т. е. косоглазие выражается по-разному при взгляде в различных направлениях

Лечение косоглазия Цель лечения содружественного косоглазия состоит в восстановлении бинокулярного зрения, что осуществляется за счет совместной деятельности сенсорной (воспринимающей) и моторной (глазодвигательной) систем обоих глаз. Лечение косоглазия - это сложный и многоступенчатый процесс. В первую очередь при лечении косоглазия необходимо восстановить одновременную зрительную фиксацию наблюдаемого предмета двумя глазами (бификсацию), затем добиться выработки слияния одновременно полученных каждым глазом монокулярных изображений рассматриваемого предмета в один зрительный образ в проекционных отделах коры головного мозга (бифовеальное слияние) и в завершение лечения проецирования корой головного мозга полученного изображения в определенную область рассматриваемого пространства (достичь локализации изображения в пространстве), т. е. выработать глубинное или стереоскопическое зрение.

Офтальмия Импульс Дуга Роговица Глаз Раздражитель Чувствительный Косоглазие Плеоптика Сетчатка Синапс Ортоптика Аксон Амблиопия Колбочка Аномалия

Способы лечения амблиопии Окклюзия - (occlusion) - закупорка какого-либо полого органа или его части. Засветки сетчатки. Изображение высококонтрастных решеток в виде шахматных клеток разного размера при локальном засвете проецируется на глазное дно. Упражнения на корректоре-локализаторе Макулотестер Гимнастика глаз Рассматривание и создание оптических иллюзий

Способы лечения амблиопии динамическими цветовыми стимулами Свет от лампы накаливания проходит через поляроидный фильтр, затем – через диск из анизотропного материала (целлофана), и освещает тестобъект (стимул) на экране аппарата. Поляроидный фильтр и анизотропный диск могут вращаться с помощью двух микродвигателей постоянного тока, скорость вращения регулируется в Вестник офтальмологии, № 1, т. 113, 1997 широком диапазоне. Тест объекты изготовлены из целлофана и представляют собой миры различных видов (штриховые, радиальные, шахматные, концентрические) или сюжетные картинки. При рассматривании через поляроидные очки они становятся ярко окрашенными, причём цвет и яркость зависят от взаимной ориентации поляроидного фильтра и анизотропного диска и изменяются при их вращении. Ритмичная смены цвета, яркости и контраста тест-объектов позволяет активно воздействовать на макс. количество каналов зрительной системы.

Тренировка стереозрения Бинокулярное, в том числе стереоскопическое зрение, обеспечивается двумя механизмами: Согласованное движение обеих глаз, поддерживающее постоянное направление зрительных осей на точку фиксации. Слияние изображений двух глаз в единый зрительный образ. Способы тренировки. Стереоскопы, призменные компенсаторы.

Методы исследования органа зрения при подборе очков. Методы исследования Объективные. Основаны на свойстве глазного дна не только поглощать, но и отражать падающий на него свет. Скиаскопия Рефрактометрия Офтальмометрия Субъективные Подбор коррегирующих линз

Скиаскопия

Скиаскопия. Буквально: «наблюдение тени» , это наблюдение светового рефлекса в зрачке глаза пациента. Способ измерения рефракции. Предложен в 1873 г. Французским врачом Кюнье.

Скиаскопия

Методика скиаскопии

Методика скиаскопии

Рефрактометр Используется для объективного определения рефракции глаза. Действие основано на исследовании отражений от глазного дна светящейся марки. 1 -ый тип. Получение резкого изображения марки на дне исследуемого глаза 2 -ой тип. Феномен Шейнера.

РЕФРАКТОМЕТРИЯ. Объективное определение рефракции глаза при помощи специальных приборов — глазных рефрактометров. Наиболее совершенным и распространенным является рефрактометр Хартингера. Его основные части: осветительная система, оптическая система и измерительная шкала. В оптическую систему введен тестовой знак в виде трех вертикальных и двух горизонтальных полосок. Лучи света от прибора направляются в исследуемый глаз и дают на его сетчатке изображение тестового знака. Оптическая система глаза относит это изображение в фокальную плоскость рефрактометра, которая при исходном положении оптики прибора (указатель измерительной шкалы на нуле) сопряжена с дальнейшей точкой ясного зрения эмметропического глаза. Тестовый знак виден исследователю через окуляр рефрактометра. При эмметропии оба полуизображения вертикальных и горизонтальных полосок совмещаются, при гиперметропии и миопии расходятся. Вращением кольца, расположенного возле окуляра прибора, добиваются совмещения полосок и по шкале прибора определяют вид и величину рефракции глаза. При астигматизме горизонтальные полоски смещаются также по вертикали. Поворотом прибора вокруг горизонтальной оси устраняют расхождение полосок по вертикали и этим устанавливают прибор в одном из главных меридианов. Описанным выше способом определяют рефракцию'данного меридиана, а затем, повернув прибор на 90°, — другого меридиана. Пределы измерений рефрактометра Хартингера от — 20, 0 до +20, 0 дптр, точность измерения до 0, 25 дптр. Для определения задней вершинной рефракции корригирующей аметропию очковой линзы (от — 16, 0 до +19, 0 дптр с точностью до 0, 25 дптр) можно использовать рефрактометрическую насадку большого безрефлексного офтальмоскопа. При аметропии исследуемого глаза в окошках испытательной пластинки прибора появляются черные тени. Их устраняют перемещением пластинки вдоль оптической оси прибора, а при астигматизме еще и поворотом пластинки вокруг оси. После этого по шкалам прибора определяют знак и силу стекла, требуемого для коррекции данной аметропии.

Рефрактометр Хайтингера

ОФТАЛЬМОМЕТРИЯ. Измерение анатомо-оптических элементов глаза. В более узком смысле под офтальмометрией понимают исследование глаза при помощи оптического прибора — офтальмометра, позволяющего определять радиусы кривизны поверхностей роговицы и хрусталика. Принцип такого определения основан на том, что поверхности роговицы и хрусталика являются не только преломляющими, но и отражающими, т. е. обладают свойством зеркала. Наибольшее распространение получил офтальмометр Жаваля — Шетца. Офтальмометрию проводят в темной комнате. Голову исследуемого фиксируют на специальной подставке. После включения осветительной системы прибора и правильной его установки на роговице исследуемого глаза получаются изображения двух фигурок — лесенки и прямоугольника, которые врач видит через окуляр оптической трубы. При помощи особого винта обе фигурки перемещают до соприкосновения друг с другом. В этот момент по измерительной шкале отсчитывают радиус кривизны передней поверхности роговицы в миллиметрах. Офтальмометр позволяет также определить степень роговичного астигматизма и направление его главных меридианов. Вначале добиваются касания фигурок и совмещения линий, делящих каждую из них пополам. Такая установка соответствует положению одного из главных меридианов, определяемого по шкале. Затем прибор поворачивают на 90° в положение второго главного меридиана. При этом фигурки либо расходятся, либо находят друг на друга. По степени надвигания лесенки на прямоугольник судят о степени роговичного астигматизма: каждая ступенька лесенки соответствует одной диоптрии. В новых моделях офтальмометра определение степени астигматизма и направления главных меридианов производят непосредственно по шкале.

Офтальмометр По принципу действия сходен с рефрактометром, однако здесь исследуются изображения светящихся объектов, полученных от роговицы.

Офтальмоскоп. Наблюдение глазного дна

Определение остроты зрения

рассеивающий

Стереоскопическое зрение

Порог стереозрения

Устройство и принцип действия растровых дифракционно-апертурных очков Одиночное отверстие подобно линзе обладает фокусирующим действием. Этот феномен позволяет использовать отверстие соответствующего размера для коррекции гиперметропии. Вместе с тем отверстие ограничивает ширину пучка, что равноценно уменьшению диаметра зрачка, а значит увеличивает глубину фокусировки. Этот факт можно использовать для коррекции миопии.

Hypermetropia

Myopia

Angular size of the field of vision

Raster of holes

Raster of holes

Ослабление светового потока отверстием А , дптр 1 2 3 4 6 d, мм 1, 1 4, 3 0, 8 8, 1 0, 65 12, 2 0, 57 15, 9 0, 46 24, 5 3, 96 6 7, 8 12 ( =4, 33 мм) ( =3, 03 мм) 2, 1 Во время использования растровых очков световой поток уменьшается в 2 - 20 раз. Это сравнимо с изменением светового потока в 16 раз при естественном изменении диаметра зрачка от 8 до 2 мм. Недостаток света не будет ощущаться при солнечном освещении, во время просмотра телевизионных передач или работе за дисплеем. На рабочем же месте желательно поставить дополнительную лампу, хотя и в этом случае многое зависит от самого наблюдателя, потому что динамический диапазон чувствительности глаза составляет 16 порядков. Эта величина означает, что средний глаз сохраняет способность видеть при изменении светового потока в 1016 раз.

Монокулярное поле изображения. Теоретическое рассмотрение а) D=1, 73 б) D=1, 15 в) D=

Экспериментальное исследование Схема эксперимента приведена на рис. 12. Роль хрусталика выполнял объектив с фокусным расстоянием F=65 мм. Перед объективом вплотную к первой линзе располагалась ирисовая диафрагма З, диаметр D которой можно было устанавливать с точностью 0, 1 мм. На расстоянии z=36 мм от диафрагмы помещался гексагональный растр S, состоящий из отверстий диаметром d=3, 2 мм, с расстоянием между центрами отверстий =9, 0 мм. Таким образом, установка моделировала глаз с растровой маской в масштабе 3: 1. Роль сетчатки С выполняла микросхема - линейка ПЗС, состоящая из 2048 фоточувствительных ячеек, расположенных в линию в фокальной плоскости объектива. Сигнал с линейки считывался в компьютер, создавая одну строку изображения. Затем, по сигналу компьютера, линейка перемещалась шаговым двигателем ШД на место следующей строки и таким образом, по строчкам, строилось всё изображение. Результаты измерений, записанные в файл, позволяют количественно измерять яркость и координаты

Эксперимент 1 с одним отверстием на маске D= 5 mm Чёткое изображение Объектив смещён D уменьшен D=5 mm D= 1. 0 mm Нерезкое изображение Чёткое изображение

Эксперимент с двумя отверстиями на маске и полностью открытой диафрагмой. Если линейка фотоприёмников вне фокуса, то наблюдается двоение изображения

Эксперимент 2: Равномерно освещенный лист белой бумаги заполняет все поле зрения. Используется маска с гексагональным растром отверстий. Вид изображения сильно зависит от отношения D/ и не изменяется при пропорциональном изменении всех размеров установки

Бинокулярные эффекты

Бинокулярные эффекты, местоположение «сеток» Рис. 1 6 m=0, 1, 2, . . . целое. (24) где L - расстояние между центрами вращения, l+z - расстояние от центра вращения до растровой маски, - шаг растра. Типичные численные значения составляют: L 65 мм, l+z 25 мм и =3 мм. Если предмет A перемещается из бесконечности к глазу, то наблюдаются “сетки”, на следующих расстояниях Gm: ; 54 см; 27 см; 18 см; 13, 5 см; 10, 8 см; 9, 0 см; 7, 7 см; . . .

Возможные причины воздействия растровых очков на мышцы глаза Механизм аккомодации глаза человека точно не известен. Физиологические изменения, которые происходят в глазу во время аккомодации хорошо изучены ещё в 18 веке [6]. Если удалённый рассматриваемый предмет перемещается к глазу, то радиус зрачка уменьшается; внутренний край радужки и передняя поверхность хрусталика передвигаются вперёд; передняя поверхность хрусталика делается более выпуклою; задняя поверхность хрусталика, не меняя своего места, так же делается немного более выпуклою. Некоторые специалисты считают, что в процессе аккомодации могут быть задействованы глазодвигательные мышцы, которые не только поворачивают глаз, но и деформируют само глазное яблоко. Возможно, что при бессознательной самофокусировке критерием служит максимальный контраст в изображении на сетчатке. Известно лишь, что нервные клетки, чувствительные к контуру, дают максимальный ответ на чётко сфокусированное изображение. Если аккомодация глаз наблюдателя не совершенна, то в дифракционных очках, в некоторых местах поля зрения изображение будет двоиться, даже если смотреть одним глазом. Расстояние между двоящимися контурами изображения в растровых очках примерно равно размытию границы изображения при недостаточной аккомодации без очков. Однако реакция зрительной системы на размытый и на резкий двоящийся контур существенно разная. Небольшой дискомфорт двоения усиливает бессознательное стремление видеть чётко и тем самым увеличивает работу мышц глаза - самофокусировку. После некоторой тренировки двоение изображения в дифракционных очках уменьшается. Следует отметить, что двоение совершенно естественно для процесса видения. Если глаза фиксируются на средний план, например на палец вытянутой руки, то все предметы на заднем плане и на ближнем плане двоятся. Небольшое двоение может игнорироваться мозгом, либо интерпретироваться как сигнал диспарантности и, следовательно, протяжённости объекта вдоль оси зрения. В последнем случае при наблюдении плоского орнамента участки изображения, где наблюдается двоение, будут выглядеть как выступающие в виде барельефа в случае гиперметропии, либо как проваленные в виде горельефа в случае миопии. Во время бинокулярного видения наблюдатель в растровых очках вынужден глазами искать точки предмета в “объёмах видения”. Это несомненно побуждает глаза чаще изменять угол конвергенции, при этом поворот глаз происходит как согласованно (одновременно), так и не согласованно - на разные углы как в горизонтальной плоскости, так и в вертикальной. Угол конвергенции и диспарантность рефлекторно связаны с цилиарной мышцей, управляющей перемещениями и формой поверхностей хрусталика. А значит изменения угла конвергенции обязательно побуждают к работе цилиарную мышцу, что проявляется, в частности, как изменение диаметра зрачка. Во время тренировки в растровых очках работу мышц глаза можно видеть по спонтанному периодическому изменению вида поля зрения. Чередуются вид , показанный на рис. 11 б , 11 в и на рис. 13 в, 13 ж. Это может происходить лишь при колебаниях размера зрачка, что является видимым проявлением аккомодации. Можно ожидать, что двоение изображение и вынужденные повороты осей глаз способствуют расформированию ложной макулы при косоглазии.

Возможные области применения 1. Проверка и точное определение положения ближней точки глаза как врачом, так и самим наблюдателем. Для этого при оптимальной освещенности , когда узор в поле изображения сооветствует рис. 11 б и рис. 13 в, измеряется расстояние, ближе которого в областях перекрытия “пятен“ начинается двоение наблюдаемого изображения. Опыт показывает, что лучше всего наблюдать нарисованный на бумаге контрастный орнамент из чередующихся темных и светлых границ или смотреть на ярко освещенную ажурную занавеску. Самое малое двоение, даже не видимое при статическом разглядывании, удается рассмотреть в движении. Наиболее выразительно двоение проявляется в виде прыжков, движения или деформации границ орнамента при поворотах головы. При этом взгляд лучше всего фиксировать на орнамент, следя за изменением его границ при пробегании поверх изображения расплывчатого узора от отверстий. 2. Определение положения дальней точки миопического глаза. 3. Определение параметров астигматического глаза по разным осям, аналогично изложенному в пунктах 1, 2. При этом расстояния, на которых будет исчезать двоение, для разных осей будут разными. Горизонтальному меридиану соответствует двоение вертикальных границ или линий наблюдаемого узора, вертикальному - двоение горизонтальных границ или линий. Для этих измерений расстояния между отверстиями в растре очков должны быть одинаковы по всем трем осям гексагонального растра или по двум осям прямоугольного растра. Двоение лучше всего контролировать по изменению границ орнамента при поворотах головы по вертикали и горизонтали. 4. Точное определение диапазона резко видимого пространства вдоль оси зрения в обычных линзовых очках. Для этого линзовые очки надеваются совместно с растровыми. Порядок - какие из них ближе к глазу - существенной роли на точность измерений не оказывает. Процедура определения расстояний аналогична описанной в пункте 1. Рабочий диапазон соответствует расстояниям, где нет двоения изображения. Столь тщательный подход важен для пресбиопов[1] и для людей с искусственным пресбиопов[1] хрусталиком, которым нужно подобрать несколько очков не только для близи, но и для мелкой работы. С помощью растровых очков конкретному человеку можно подобрать наименьшее число очков с таким расчётом, чтобы можно было резко видеть предметы на любом расстоянии от глаза, например, во всем диапазоне от бесконечности до 10 см. 5. Определение изменения размера зрачка по видимым узорам (рис. 11, рис. 13). При этом возможен контроль самим наблюдателем размера своего зрачка в процессе зрительных тренировок. Например, в норме, при резком сведении взгляда на переносицу наблюдается рефлекторное уменьшение размера зрачка и переход от узора в поле изображения рис. 11 б, рис. 13 в к узору рис. 11 в, рис. 13 з. 6. Для людей с пресбиопией или с искусственным хрусталиком - использование одних растровых очков вместо набора очков и бинокулярной лупы для мелких работ в пределах большого рабочего объема, когда требуется непрерывное слежение взглядом за перемещением руки с мелкой деталью и одновременно резкое видение дальнего плана. 7. Тренировка или контроль бинокулярного зрения в условиях, когда “объемы видения” не перекрываются. Для этого специально подбираются условия с высокой освещенностью или растр с немного большим шагом, чтобы картина в поле изображений соответствовала рис. 11 в, рис. 13 з - то есть, чтобы пятна от отверстий растра не перекрывались. Необходимо тщательно проверить сами очки и правильность их положения относительно глаз. Соответствующие строки растра в левой и правой рамке оправы должны лежать на одной прямой с точностью не хуже половины диаметра отверстия, что проверяется с помощью линейки. Линия, соединяющая центры глаз должна быть строго параллельна строкам растра. Лучше всего это может отрегулировать сам наблюдатель, наклоняя на переносице очки и наблюдая за нижней или за верхней строкой растра. При правильном наклоне наблюдаемая зубчатая граница не двоится - она сливается в стереопару. Тренировка может состоять в поочередной фиксации переключения “сеток” при плавном слежении за движущимся объектом - например, при удалении и приближении пальца руки.