11.2.1. A szem felépítése
Ahhoz, hogy az alábbiakban tárgyalt eljárások részleteit megérthessük, először tekintsük át az emberi szem főbb jellemzőit, természetesen elsősorban fizikai szempontok szerint.
A látószerv három fő része: 1. a szemgolyó, 2. a szemideg és az agyi kapcsolatok és 3. a járulékos szervek, melyek közé tartoznak a szemmozgató apparátus elemei (külső szemizmok), a védőszervek (szemhéjak, kötőhártya) és a könnyszervek (könnymirigy, könnypontok, könnycsövecskék, könnytömlő, könnylevezető csatorna).
A továbbiakban csupán a szemgolyó anatómiáját részletezzük kissé, hiszen az optikai folyamatokban közvetlenül csak a szemgolyó vesz részt. A szemgolyó a szemgödörben elhelyezkedő közel gömb alakú test. Külső szaggitális átmérője átlagosan 24,2 mm. Fala három rétegből áll: 1. külső réteg (hátulsó, nagyobb részét az ínhártya, elülső, kisebb részét a szaruhártya alkotja), 2. középső réteg (érhártya, sugártest, szivárványhártya) és a 3. belső réteg (ideghártya (retina)).
A szivárványhártyán levő rést pupillának nevezzük. Ezen keresztül jut fény a szemlencsébe. A szaruhártya és a szemlencse között (első csarnok) található a csarnokvíz. Az üvegtest kocsonyás anyaga (víztartalma 98%) kitölti a szemlencse és a retina közti teret (hátsó csarnok). A sárgafolt az a rész a retinán, ahol a legtöbb csapocska található (a fényérzékelésben lesz nagy szerepük). A szemlencse itt hozza létre annak a tárgynak a képét, amire éppen fókuszálunk. A látóidegben gyűlnek össze a retináról elvezető idegsejtek nyúlványai, amelyek a vakfolton lépnek ki.
|
|
1 musculus rectus lateralis 2 ínhártya (sclera) 3 érhártya (choroidea) 4 ideghártya (retina) 5 sárgafolt (macula retinae) 6 fovea 7 szemideg 8 vakfolt 9 üvegtest 10 musculus rectus medialis |
11 sugártest 12 lencsefüggesztő készülék 13 kötőhártya 14 szivárványhártya (iris) 15 szemnedv 16 pupilla 17 szaruhártya (cornea) 18 anterior szemcsarnok 19 posterior szemcsarnok 20 szemlencse |
| 11.1. ábra A szem felépítése. (Kép: www.pirula.net) |
A szemgolyó tehát úgy működik, mint egy lencserendszer. Ennek megfelelően igazak rá is az optika ismert alaptörvényei, itt is megtalálhatók a megfelelő optikai alapfogalmak, mennyiségek, jelenségek.
Szemünk képalkotási hibái miatt egy, a tárgytávolságban lévő pont képe a retina síkjában nem pontként, hanem szóródási körként jelentkezik, de mivel a szemünknek véges felbontóképessége van, így a kellően kis méretű szóródási kör tulajdonképpen élesnek látszódik. Azt a távolságtartományt, amelynek határain belül lévő pontokról a szem éles képet hoz létre a retina síkján, mélységélességnek nevezzük.
A szemmel szemben támasztott egyik fő követelmény az, hogy két szomszédos tárgypontról hasonló, vagyis két különálló képpontot adjanak. Pontnak képe azonban mindig egy kis korong, mert a pupillán áthaladó fénynyaláb fényelhajlást szenved. Ha a tárgypontokhoz tartozó elhajlási korongok a látótérben részben fedik egymást, akkor nehezen, esetleg egyáltalán nem különböztethetők meg. Két pont képe, vagyis két ilyen elhajlási korong akkor látszik különbözőnek, ha az egyik elhajlásképének erősítési helye a másik elhajlásképének kioltási helyére esik. Ezt a távolságot felbontási határnak, ennek reciprokát pedig felbontóképességnek nevezzük.
A szemgolyó fénytörő részei: a szaruhártya, a csarnokvíz, a szemlencse és az üvegtest. Ezek főbb adatait az alábbiakban foglaljuk össze.
Szaruhártya:
Elülső felszínének görbületi sugara: 7-9 mm
Hátsó felszínének görbületi sugara: 6,8 mm
Vastagsága: 0,5-1,0 mm
Törésmutatója: 1,376
Törőereje: 42,95 D
A szemlencse:
Elülső felszínének görbületi sugara: 7,9-12,7 mm
Hátsó felszínének görbületi sugara 5,13-9,05 mm
Vastagsága: 3,44-4,43 mm
Törésmutatója: a széli részén 1,37-1,41 a középső részén 1,41-1,44
Törőereje: átlagosan 21,53 D
Az elülső csarnok, és a csarnokvíz
Az elülső csarnok mélysége: 3,2-4,0 mm
A csarnokvíz törésmutatója: 1,33
A hátsó csarnok és az üvegtest
A hátsó csarnok mélysége: 16 mm
Az üvegtest törésmutatója: 1,33
Az adatok között említett görbületi sugarakra vonatkozó értékek csupán a szaruhártya középső, legszabályosabban és leginkább görbült kb. 4 mm átmérőjű részére, az ún. optikai zónára vonatkozik. Ezen belül is ritka a szabályos szférikus felület, mert a függőleges síkban a szaruhártya elülső felszínének görbülete általában 0,1 mm-rel rövidebb sugarú, mint vízszintes síkban. A hátsó felszín általában szabályos szférikus felület. A szaruhártya, mivel elölről levegő, hátulról csarnokvíz határolja, igen nagy törőerővel rendelkezik, a törőközegek együttes hatásának mintegy kétharmadát teszi ki. A szaruhártyát – megfosztva élettani körülményeitől – levegőben vizsgálva, erős hátsó görbülete miatt szórólencseként viselkedne.
A lencse optikai hatásának vizsgálatát nehezíti a lencse törésmutatóra vonatkozó inhomogenitását. A lencse szélső részeinek 1,375-1,419, míg a közepének 1,411-1,445 a törésmutatója. A lencse anyagának optikai sűrűsége tehát a magból kiindulva folyamatosan csökken. A szemlencse bikonvex (kétszeresen domború) lencse, és a hátsó felszíne erősebben görbült, mint a konvex-konkáv (domború-homorú) szaruhártya elülső felszíne. Törőereje a szemben mégis jóval elmarad a szaruhártya törőereje mögött. Ez a két törőközeget körülvevő anyagok különböző törésmutatóiból adódik. Ha a lencsét levegőben vizsgálnánk, törőereje meghaladná a 100 dioptriát. Szemünk számára az 5 m-re vagy annál távolabb levő tárgyak a szem viszonylag nagy törőereje (kis fókusztávolsága) miatt úgy tekinthetők, mintha végtelenben lennének, ezek éles képe is a retinára vetül. Közelebbre tekintéskor csak akkor keletkezhet éles kép a retina síkján, ha a szem törőereje fokozódik. A törőközegek közül egyedül a szemlencse képes alakváltozásra, rugalmasságánál fogva szagitális irányban domborúbbá válhat, fokozva ezzel a szem törőerejét. A lencse felfüggesztő szalagrendszere a sugártest felszínéről ered és tapad a lencsetokon. A sugárizom összehúzódásakor (zonularostok ellazulnak) a rugalmas lencse (elsősorban az elülső felszíne) domborúbbá válik. Ez az alkalmazkodás (accomodatio) és ennek mértéke függ a lencse rugalmas tulajdonságaitól. Az ép fénytörésű szemet emmetropiás szemnek nevezzük. Az a pont, amelyből jövő fénysugarak a nyugalmi állapotban (lencsefüggesztő rostok megfeszülnek), tehát az alkalmazkodás szüneteltetésekor a retinán egyesülnek, a távolpont. A távolpont helyzete a szem fénytörésétől függ. Emmetropiás szem távolpontja a végtelenben van. A korral csökken a szemlencse rugalmassága és ezzel párhuzamosan a szem alkalmazkodóképessége is. A maximális alkalmazkodás és a nyugalmi állapotban levő szemen végzett mérések eredménye szerint 70,5 D – 63,5 D = 7 D a szem törőerejének változása. A többihez hasonlóan ettől az értéktől jelentős eltérések adódnak, hiszen a kisgyermekkorban a lencse 12-14 dioptriányit képes alkalmazkodni, de 60 éves korban már csak 1-2 dioptriányit.
A szem törőrendszere a látott tárgyak kicsinyített, fordított képét alakítja ki a retinán. A látott tárgy szélső pontjairól a szem optikai csomópontján áthaladó sugarak által bezárt szög a látószög. Minél kisebb ez a szög, annál kisebb a retinán keletkező kép, és minél kisebb látószög alatt tud a szem egy tárgyat felismerni, annál jobb a látásélessége. A szem optikai rendszere nem pontosan centrált. A szaruhártya, a pupilla és a lencse optikai középpontja nem egyetlen egyenes mentén fekszik Sőt a sárgafolt is kissé eltolódott a törőközegekhez és a pupillához képest. Ezért a szemen többféle tengelyt is megkülönböztetünk. Ezek közül az optikai tengely definíciója: a szaruhártyára merőleges és a pupilla középpontján áthaladó egyenes. A pupilla feladata az, hogy szabályozza a szembe jutó fény mennyiségét, védve ezzel a retinát. Erős fényre beszűkül, félhomályban tágul, normális körülmények között tágassága 2-8 mm között ingadozik. A pupilla tehát úgy funkcionál, mint egy fényképezőgép blendéje.
A pupilla tágulásával arányosan javul a törőközegek felbontóképessége (látásélesség). Ebből azonban a szem esetében alig származik előny, mivel a szaruhártya és a lencse széli részeinek kifejezett szférikus és kromatikus aberrációja a felbontóképesség javulását tág pupillánál lerontja. A pupilla szűkülése során a szem mélységélessége jelentős mértékben fokozódhat. A szem mélységélességének középpontja nem 5 m, hanem némileg több, 6,6 m.
A látásélességet befolyásolják
- A szemlencse és a szemgolyó alakjának, törőképességének torzulásai, leképezési hibák, melyek életlen képet eredményeznek a retinán.
- A fényelhajlás során fellépő életlenség. Az optikailag hibátlan szemeknek sincs pontszerű képalkotása. A képpontok a fény hullámtermészete miatt szóródási körökből ún. Airy korongokból állnak.
- A retina különálló, véges méretű fényérzékelő egységekből, csapokból és pálcikákból áll, amelyek anatómiai sűrűsége meghatározza az elérhető látásélességet. Két pont képét akkor tudja felbontani a szem (akkor tudjuk megkülönböztetni azokat), ha képük a retinán külön-külön receptorra esik, és még van közöttük egy harmadik receptor is. Minél kisebb a pupilla mérete, annál nagyobb mértékű a fényhullámok elhajlása és a kép elhomályosodása is. A szem evolúciója során a csapok sűrűsége a sárgafolt központi részében (fovea centralis) úgy alakult ki, hogy a fényelhajlás a legkisebb pupillaátmérőnél se okozzon jelentős elhomályosodást. Itt a csapok átmérője, ill. a szoros illeszkedés miatt egymástól való távolságuk átlagosan 2 μm. Kiszámítható, hogy a fényelhajlás erős fényben (közel minimális pupillaátmérőnél) alig okoz a csapok méreténél nagyobb életlenséget.
A következő alfejezetekben ismertetünk néhány főbb szembetegséget és azok lézeres gyógyítását.