Oko

Mechanismus vzniku obrazu

Oči přeměňují energii viditelného spektra na akční potenciály zrakových nervů. Vlnové délky viditelného spektra leží přibližně mezi 397 a 723 nm. Obrazy předmětů okolního prostředí se promítají na sítnici. Světelné paprsky, které na sítnici dopadají, způsobují vznik biopotenciálů v tyčinkách a čípcích. Takto vzniklé vzruchy se ze sítnice přenášejí do mozkové kůry, kde vyvolávají pocit zrakového vjemu.

Optické principy (zákonitosti)

Světelné paprsky procházející z jednoho prostředí do druhého, která se vzájemně liší svou hustotou, buď se na rozhraní mezi oběma lámou, nebo jsou odráženy zpět (pokud na ně nedopadají přesně pod pravým úhlem). Rovnoběžné paprsky, které dopadají na bikonvexní čočku, lámou se do bodu za čočkou, nazývaného hlavní ohnisko. Tento bod leží na hlavní ose, tj. na přímce spojující středy zakřivení čočky. Vzdálenost mezi čočkou a hlavním ohniskem nazýváme hlavní ohniskovou vzdáleností. Z praktických důvodů považujeme světelné paprsky, které dopadají na čočku z předmětu vzdálenějšího než 6 m, za rovnoběžné. Paprsky z předmětu bližšího se rozbíhají, a proto se lámou do bodu, který je na hlavní ose umístěn dále než hlavní ohnisko. Rozptyl, neboli divergenci, světelných paprsků způsobují bikonkávní čočky.
Čím větší je zakřivení čočky, tím větší je její refrakce, tj. lomná schopnost (optická mohutnost). Optickou lomivost čočky udáváme v dioptriích. Dioptrie je převrácená hodnota hlavní ohniskové vzdálenosti, udávané v metrech. Tak např. čočka s hlavní ohniskovou vzdáleností 0,25 má optickou mohutnost 1/0,25 = 4 dioptrie.

Obraz na sítnici

V oku se světlo láme na přední ploše rohovky a na přední a zadní ploše čočky. Můžeme však znázornit schematicky celý průběh lomu světla, aniž se dopustíme podstatné chyby, nakreslíme-li paprsky světla tak, jako by se lámaly pouze na přední ploše rohovky. Optické centrum oka je na přechodu střední a zadní třetiny čočky, asi 15 mm od sítnice. Je to místo, kterým procházejí světelné paprsky bez refrakce. Všechny ostatní paprsky, jež vstupují do zornice, lámou se do ohniska na sítnici. Známe-li výšku objektu a jeho vzdálenost od pozorovatele, můžeme vypočítat velikost obrazu na sítnici. Optický systém oka vytváří na sítnici obrácený a silně zmenšený obraz vnějšího světa., spojení sítnicových receptorů jsou uspořádána tak, že se všechny převrácené obrazy na sítnici vnímají jako přímé a promítají se do zorného pole na druhé straně, než je stimulovaný úsek sítnice. Tento způsob vnímání je vrozený.

Přívod světla je regulován reakcí zornic, ostrost obrazu akomodací. Na tom se účastní:
– Rohovka (kornea) je přední průhledná část oka bez cévního zásobení, přechází v bíle vyhlížející spojivku. Celková lomivost je neměnná (43 dpt).
– Čočka je bikonvexní, elastická a průhledná vazivová tkáň. Nitrooční tlak udržuje čočku plochou. Lomivost v klidu je 19,1 dpt (zploštělý stav, akomodace na dálku). Čočka s rohovkou, komorovou vodou přední oční komory a sklivcem spoluvytvářejí optický systém oka, nazývaný dioptrický aparát. Oko má několik lomivých povrchů, které jsou uspořádány jako redukované oko v jednoduchý optický systém: přední ohnisková vzdálenost oka ve vzduchu je 17 mm, zadní 23 mm, celková lomivost oka je při akomodaci na dálku (tj. v klidu) 66,7 dpt.
– Duhovka je plochý tkáňový kotouč před čočkou s kulatým otvorem - zornicí (pupilou) uprostřed. Reguluje množství světla dopadajícího do oka. Zornice se zužuje také při akomodaci na blízko: reakce konvergence.
– Ciliární sval obkružuje čočku, jeho kontrakce způsobí, že se čočka, zvláště její přední plocha, silně vyklene: akomodace na blízko (přední a zadní ohnisková vzdálenost se zkracují). Akomodační šíře (maximální vzrůst lomivosti): 14 dpt v 10 letech (blízký bod v 7 cm), 2 dpt v 50 letech, 0,5 dpt v 70 letech (presbyopie vzniká ztrátou elasticity čočky; blízký bod se od oka vzdaluje; ztracená lomivost je kompenzována brýlemi na čtení).
– Sítnice (retina) je zadní vnitřní výstelka oka citlivá na světlo; obsahuje fotoreceptory tyčinky a čípky.

Optické chyby oka

– sférická aberace: V dioptrickém (světlolomném) aparátu jsou okrajové paprsky lomeny silněji než paprsky v blízkosti osy zření. Vzniklá neostrost je zmenšována zúžením zornice (chyběním okrajových paprsků).
– chromatická aberace: Krátkovlnné (modré) světlo je dioptrickým systémem lomeno více než dlouhovlnné (červené). Na červené předměty je při stejných vzdálenostech třeba silněji akomodovat než na modré, tzn. že modré předměty se zdají vzdálenější.
Vady refrakce

Při emetropii nejsou optické vady a paralelní světelné paprsky vstupující do oka mají svoje ohnisko (spojují se) na sítnici. Při ametropii existuje optická vada v jedné nebo v kombinaci dalších forem. Ametropie vznikají, je-li porušen poměr mezi lomivou silou optického systému oka a předozadní délkou oka ať v té, či oné složce, nebo v obou:
– Hypermetropie (dalekozrakost) je nejčastější refrakční vada. Ohnisko leží za sítnicí buď proto, že oční koule (optická osa oka) je příliš krátká, nebo protože refrakční síla oka je příliš malá. Koriguje se konvexními (spojnými, plusovými) čočkami. Člověk trpící touto oční vadou většinou vidí dobře do dálky i do blízka, pokud akomoduje. Při hypermetropii vyššího stupně (7-8 dpt i více) bývá zraková ostrost snížena, oči jsou často tupozraké.
– Při myopii (krátkozrakosti) je obraz zaostřen před sítnicí. Koriguje se konkávními (minusovými, rozptylnými čočkami). Nejčastější krátkozrakost je osová, kdy předozadní osa bulbu je relativně dlouhá. Menší stupeň myopie může být způsoben změnou lomivosti rohovky nebo čočky. Transitorní myopie se vyskytuje někdy při diabetu nebo jako projev lékové alergie.
– Astigmatismus: Nemá-li optický systém oka sféricky zakřivené plochy, ale lomivost se v některých meridiánech různí, vzniká astigmatické deformované, neostré, čárkovité vidění. Nejčastěji je postižena rohovka, někdy také čočka. Totální astigmatismus je kombinací všech astigmatismů. Nerovnoměrnosti určitých ploch se mohou navzájem sumovat nebo rušit. ideální stav dokonalého sférického povrchu lomivých ploch ve skutečnosti v oku neexistuje. Většina očí má nepatrný stupeň fysiologického astigmatismu (0,5 až 0,7 dioptrie), který je vyrovnáván ostatními astigmatismy. Astigmatismus jako refrakční vada je nejčastěji působen nestejným zakřivením rohovky ve dvou meridianech na sebe kolmých. Obvykle je více zakřiven, a tedy lomivější vertikální meridian. Nejčastěji bývá astigmatismus sdružen se sférickými vadami. Někdy je malý rohovkový astigmatismus vyrovnáván čočkovým na emetropii nebo obyčejnou sférickou vadou. Ke korekci se užívají cylindrické čočky. Tyto čočky nemají refrakční sílu v jedné ose a jsou konkávní nebo konvexní v ose na ni kolmé.
– Animezotropie je signifikantní rozdíl mezi refrakčními vadami obou očí (obvykle více než 2 dioptrie). Vyskytuje se ojediněle. Když jsou refrakční vady vykorigovány čočkami, vznikají na sítnici obrázky různé velikosti (aniseikonie), což může vést k obtížím při fúzi, a nebo dokonce k potlačení jednoho z obrázků.
Může to být kombinace všech tří dříve zmíněných vad. Malé rozdíly dioptrií příliš nevadí, u větších přestává binokulární vidění a pacient používá převážně svého lepšího oka, druhé jen trochu pomáhá.
– Presbyopie (vetchozrakost), je hypermetropie vidění do blízka, vzniká s pokračujícím věkem. Je důsledkem fyziologických změn akomodativního mechanismu, kterým se ohnisko očí mění pro objekty v různých vzdálenostech. Začíná od druhého decenia. Hmota čočky se postupně stává méně elastickou, až nakonec nemůže vůbec měnit svůj tvar (akomodovat) jako odpověď na kontrakci ciliálního svalu. Výsledkem je, že pacient není schopen zaostřit na blízko. Většinou ale nepotřebuje korekční brýle (korekci) před čtyřicátým rokem života.
– Dvojí refrakce v témže oku vzniká, je-li čočka částečně posunuta mimo zornici buď vrozeně nebo po traumatu.

– Šilhání (strabismus): Akomodace na blízko je provázena konvergencí os zření, tím je fixovaný předmět stále zobrazován ve fovea centralis (místo nejostřejšího vidění), při hypermetropii vede nevyhnutelně k šilhání, neboť osy zření konvergují již při pohledu do dálky (místo aby zůstaly rovnoběžné). Korekční brýle (resp. kontaktní čočky) zabraňují šilhání. Šilhání je možné i z jiných příčin (např. vrozených; event. operace).
– Šedý zákal je zakalení čočky ve stáří. Užívá se operační řešení; brýle se silnou spojnou čočkou (cca 13 dpt pro akomodaci na dálku) znovu obnovují zrak, během operace je rovněž možná implantace umělé čočky.


Poruchy barvocitu a barvoslepost

červenozelená záměna
– Je to záměna červené a zelené při oslabení citlivosti na červenou (protanomálie), resp. jejího výpadku (protanopie). Barevné spektrum je zkráceno na dlouhovlnném konci. Červenoslepost: záměna červené černou, tmavě šedou, hnědou a rovněž zelenou.
– deuteranomálie, deuteranopie. Záměna červené a zelené při oslabení, resp. výpadku citlivosti na zelenou. Prot- a deuteranomálie jsou časté poruchy barvocitu (asi 8% všech mužů, 0,4% všech žen).

žlutomodrá záměna
– Tritanomálie a tritanopie jsou krajně vzácná postižení, záměna žluté a modré. Modrofialový konec barevného spektra je zkrácen: jsou tam jen šedé a černé odstíny.

Různé „-opie“ jsou shrnuty jako dichromazie, poněvadž stačí právě jen 2 barvy k popisu všech barev barevného prostoru.

totální barvoslepost
– Achromazie bývá nazývána také (nepřesně) monochromazie. Je to úplný výpadek systému čípků, proto funguje jen skotopické černobílé vidění. Pacient má normální vidění při soumraku (šeru), ve dne se ostrost vidění snižuje na 1/10 díky centrálnímu skotomu. Objevuje se světloplachost díky oslnění jasným denním světlem.


Pozn:
(Konvergence slouží k měření vzdálenosti. Čím blíže je fixovaný bod, tím více konvergují osy zření. Úhel konvergence může být mozkem určen a zhodnocen jako míra po vzdálenost fixovaného bodu.
dpt…dioptrie, jednotka lomivosti)


Prameny: Robert F. Schmidt Memorix – Fyziologie, vydala Scientia Medica r. 1993
Robert Berkow Merck Manual – Kompendium klinické medicíny, vydalo X-Egem, 1996
Willianm F. Ganong Přehled lékařské fysiologie, vydalo Avicenum r. 1976
kolektiv autorů Lékařské repetitorium, vydalo Avicenum r. 1982