O sistema ótico do olho

O olho humano é um sistema óptico complexo constituído pela córnea, pelo fluido da câmara anterior, pelo cristalino e pelo corpo vítreo. O poder refrativo do olho depende da magnitude dos raios de curvatura da superfície anterior da córnea, das superfícies anterior e posterior do cristalino, das distâncias entre elas e dos índices de refração da córnea, do cristalino, do humor aquoso e do corpo vítreo. O poder óptico da superfície posterior da córnea não é levado em consideração, uma vez que os índices de refração do tecido corneano e do fluido da câmara anterior são os mesmos (como se sabe, a refração dos raios só é possível na fronteira de meios com índices de refração diferentes).

Convencionalmente, pode-se considerar que as superfícies refrativas do olho são esféricas e seus eixos ópticos coincidem, ou seja, o olho é um sistema centralizado. Na realidade, o sistema óptico do olho apresenta muitos erros. Assim, a córnea é esférica apenas na zona central, o índice de refração das camadas externas do cristalino é menor que o das internas e o grau de refração dos raios em dois planos mutuamente perpendiculares não é o mesmo. Além disso, as características ópticas em olhos diferentes diferem significativamente e não é fácil determiná-las com precisão. Tudo isso complica o cálculo das constantes ópticas do olho.

Para avaliar o poder de refração de qualquer sistema óptico, utiliza-se uma unidade convencional: dioptria (abreviada como dptr). Para 1 dptr, considera-se o poder de refração de uma lente com distância focal principal de 1 m. Dioptria (D) é o valor recíproco da distância focal (F):

D=1/F

Portanto, uma lente com distância focal de 0,5 m tem um poder de refração de 2,0 dptrs, 2 m - 0,5 dptrs, etc. O poder de refração das lentes convexas (convergentes) é indicado pelo sinal de mais, das lentes côncavas (divergentes) - pelo sinal de menos, e as próprias lentes são chamadas de positivas e negativas, respectivamente.

Existe um método simples para distinguir uma lente positiva de uma negativa. Para isso, você precisa posicionar a lente a uma distância de vários centímetros do olho e movê-la, por exemplo, na horizontal. Ao olhar para um objeto através de uma lente positiva, sua imagem se moverá na direção oposta ao movimento da lente, e através de uma lente negativa, ao contrário, na mesma direção.

Para realizar cálculos relacionados ao sistema óptico do olho, são propostos esquemas simplificados deste sistema, baseados nos valores médios das constantes ópticas obtidas pela medição de um grande número de olhos.

O mais bem-sucedido é o olho reduzido esquemático proposto por V. K. Verbitsky em 1928. Suas principais características são: o plano principal toca o ápice da córnea; o raio de curvatura desta última é de 6,82 mm; o comprimento do eixo ântero-posterior é de 23,4 mm; o raio de curvatura da retina é de 10,2 mm; o índice de refração do meio intraocular é de 1,4; o poder de refração total é de 58,82 dioptrias.

Assim como outros sistemas ópticos, o olho está sujeito a diversas aberrações (do latim aberratio, desvio) – defeitos do sistema óptico do olho que levam à diminuição da qualidade da imagem de um objeto na retina. Devido à aberração esférica, os raios que emanam de uma fonte pontual de luz são coletados não em um ponto, mas em uma determinada zona do eixo óptico do olho. Como resultado, forma-se um círculo de dispersão de luz na retina. A profundidade dessa zona, para um olho humano "normal", varia de 0,5 a 1,0 dioptria.

Como resultado da aberração cromática, os raios da parte de ondas curtas do espectro (azul-esverdeado) se cruzam no olho a uma distância menor da córnea do que os raios da parte de ondas longas do espectro (vermelho). O intervalo entre os focos desses raios no olho pode chegar a 1,0 Dptr.

Quase todos os olhos apresentam outra aberração causada pela falta de esfericidade ideal das superfícies refrativas da córnea e do cristalino. A asfericidade da córnea, por exemplo, pode ser eliminada com a ajuda de uma placa hipotética que, quando colocada sobre a córnea, transforma o olho em um sistema esférico ideal. A ausência de esfericidade leva à distribuição desigual da luz na retina: um ponto luminoso forma uma imagem complexa na retina, na qual áreas de iluminação máxima podem ser distinguidas. Nos últimos anos, a influência dessa aberração na acuidade visual máxima tem sido ativamente estudada, mesmo em olhos "normais", com o objetivo de corrigi-la e alcançar a chamada supervisão (por exemplo, com o auxílio de um laser).

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Formação do sistema óptico do olho

O exame do órgão visual de vários animais sob o aspecto ecológico atesta a natureza adaptativa da refração, ou seja, a formação do olho como um sistema óptico que proporciona à espécie animal em questão uma orientação visual ideal, de acordo com as características de sua atividade vital e habitat. Aparentemente, não é acidental, mas sim historicamente e ecologicamente condicionado, que os humanos possuam predominantemente uma refração próxima à emetropia, que garante melhor a visão nítida de objetos próximos e distantes, de acordo com a diversidade de suas atividades.

A abordagem regular da refração à emetropia, observada na maioria dos adultos, expressa-se em uma alta correlação inversa entre os componentes anatômicos e ópticos do olho: no processo de seu crescimento, manifesta-se uma tendência a combinar um maior poder refrativo do aparelho óptico com um eixo ântero-posterior mais curto e, inversamente, um menor poder refrativo com um eixo mais longo. Consequentemente, o crescimento do olho é um processo regulado. O crescimento do olho deve ser entendido não como um simples aumento de tamanho, mas como uma formação direcionada do globo ocular como um sistema óptico complexo, sob a influência das condições ambientais e do fator hereditário, com suas espécies e características individuais.

Dos dois componentes — anatômico e óptico — cuja combinação determina a refração do olho, o anatômico é significativamente mais "móvel" (em particular, o tamanho do eixo ântero-posterior). É principalmente por meio dele que se realizam as influências regulatórias do corpo na formação da refração do olho.

Foi estabelecido que os olhos dos recém-nascidos, em geral, apresentam refração fraca. À medida que as crianças se desenvolvem, a refração aumenta: o grau de hipermetropia diminui, a hipermetropia fraca se transforma em emetropia e até mesmo miopia; olhos emétropes, em alguns casos, tornam-se míopes.

Durante os primeiros 3 anos de vida de uma criança, ocorre um crescimento intenso do olho, bem como um aumento na refração da córnea e no comprimento do eixo anteroposterior, que aos 5-7 anos atinge 22 mm, ou seja, aproximadamente 95% do tamanho do olho de um adulto. O crescimento do globo ocular continua até os 14-15 anos. Nessa idade, o comprimento do eixo do olho se aproxima de 23 mm e o poder de refração da córnea chega a 43,0 dioptrias.

À medida que o olho cresce, a variabilidade de sua refração clínica diminui: ela aumenta lentamente, ou seja, muda para a emetropia.

Nos primeiros anos de vida de uma criança, o tipo predominante de refração é a hipermetropia. Com o aumento da idade, a prevalência da hipermetropia diminui, enquanto a refração emétrope e a miopia aumentam. A frequência da miopia aumenta de forma especialmente perceptível, a partir dos 11 aos 14 anos, atingindo aproximadamente 30% entre os 19 e os 25 anos. A proporção de hipermetropia e emetropia nessa idade é de aproximadamente 30 e 40%, respectivamente.

Embora os indicadores quantitativos da prevalência de tipos individuais de refração ocular em crianças, fornecidos por diferentes autores, variem significativamente, o padrão geral acima mencionado de mudança na refração ocular com o aumento da idade permanece.

Atualmente, estão sendo feitas tentativas para estabelecer normas médias de refração ocular em crianças e usar esse indicador para resolver problemas práticos. No entanto, como mostra a análise de dados estatísticos, as diferenças na magnitude da refração em crianças da mesma idade são tão significativas que tais normas só podem ser condicionais.

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