第三节 眼的调节作用与原理
一、晶状体在调节中的作用
眼的调节,主要是指晶状体的调节。晶状体在眼的调节中所发生的变化有两个方面:其一是晶状体的直径的变化,其二是晶状体表面弯曲度的改变。而调节所引起的屈光改变主要是由晶状体厚度增加和前表面的弯曲度的增大所致。在静止状态下,晶状体的前曲率半径为10mm,使用最大调节时,晶状体的前曲率半径缩短为6mm。晶状体的后曲率半径的变化极小,眼的光学结构随之发生相应调整,从而使眼的屈光力增加,以适应注视眼前某一点的需要。
1.晶状体在屈光学中的作用
晶状体是人眼中一个非常重要的屈光间质,在屈光中起着极其重要的作用。
对于晶状体在调节中所发生形态变化,我们可以通过瞳孔区的角膜及晶状体的反光视眼来进行观察。当我们在暗室中将一支蜡烛点燃,通过观察瞳孔区的映光就会发现三个影像(图3-4):一侧为中等大小的最亮的正立像,这个像是角膜前表面反射的影像。中间是一个较大的正立的虚像,这是晶状体前表面的反射的光。另一侧为较小的中等亮度的倒像,这是晶状体后表面的反射影像。之所以是倒像,说明光入眼后光的交叉发生在晶状体前表面与后表面之间。当被测者注视远距离目标时,中间的直立的虚像与倒立的像之间的距离就会相对较近。当被测者注视近距离目标时,中间的直立虚像就会向较大的直立像移动,而倒立像的位置基本不变。这就说明,在进行调节时,真正起到增加屈光力的决定作用的是晶状体前凸的改变。
图3-4 晶状体的映光试验
在调节中,晶状体的弹性是决定调节力能力的关键因素之一。倘若晶状体的弹性下降,我们的调节力就会下降,所能看到的近点距离就会增大。弥补调节力的不足有两种方法。一种是通过植入人工晶体的办法解决,另一种也是最常用的解决办法,就是使用透镜助视的办法弥补眼调节力的不足。助视镜中最多用的就是老花镜、双光镜和渐进眼镜,有一部分人可能还需要用放大镜予以辅助。
2.动态调节的概念
从晶状体调节所发挥的作用进行考察,这种作用只有绝对正性作用,不存在绝对负性作用。人们提到的负性调节作用,只能是相对性的。这也就是说,调节力的值只有正性值,某一个正性值针对比之更大的正性值而言则是一个相对的负值。
例如一名正视眼看2m时所使用的调节力为0.5D,当他看0.4m时则需使用2.5D调节力,两者的调节力的值都是正值。假如我们设定后者为“标准值”的话,那么,0.5D相对于“标准值”则为-2D。
我们以正视眼为例来分析眼的动态调节。当我们注视无限远的目标时,眼所使用的调节力为绝对的零调节力,注视2m距离目标时,则使用0.5D的调节力。倘若由注视无限远到注视2m距离的目标,我们的眼则使用了0.5D的正性调节力。当再次到注视0.4m距离的目标,就又使用了2D的正性调节力,一共使用了+2.5D的调节力。倘若,我们以注视0.4m时所使用的调节力为零,当我们又从注视0.4m距离的目标到注视2m距离的目标,其使用的相对调节力就是2D的负性相对调节力。这种相对调节与验配近用眼镜镜度的把握有着极其密切的关系。
前一节中,我们已经述及调节静息态的问题。当缺乏注视细节时,眼的“暗焦点”位于眼前的0.7~1.5m之间。我们在此假定眼的“暗焦点”就位于眼前的1.0m处,并以此“暗焦点”为调节零点的话,那么在注视距离<1.0m时所使用的调节为相对正调节力,而注视>1.0m时所使用的调节力则为相对负调节力。我们在现实的生活、学习与工作中,就是不断地在注视远距离目标与近距离目标的视觉转换中,来完成动态调节变化的。而这种动态的调节变化则取决于晶状体的对调节的顺应性——晶状体对调节反应的灵敏度,这就是在验光中对调节灵敏度进行检测的原因所在。笔者认为,在验光中倘若能以“暗焦点”为屈光检测的一个基准点进行调节灵敏度的测定,可能会更接近调节灵敏度的生理状态。
二、眼调节的原理
我们的前辈对眼的调节原理进行了大量的研究与探讨。但是在这一问题上仍旧存在着较大的争议。在此,笔者谨就所见到的屈光学经典著作中论述的进行简单的综述。
1.眼调节的活动
(1)黑姆霍茨(Helmholtz)的弹性学说
最早对调节原理进行描述的是黑姆霍茨(Herman von Helmholtz,1821~1894,德国生理学家和物理学家)在1885年提出来的弹性学说(或称为松弛学说),这一学说中所描述的调节过程及晶状体的变化如表3-4所示。黑姆霍茨认为人眼的调节是受第三对脑神经——动眼神经的支配,在调节的过程中将会伴随着两个反射:
表3-4 黑姆霍茨弹性学说的调节过程
①瞳孔括约肌收缩所致的瞳孔缩小。这一变化将会减少球面像差,使视敏度得到提高。瞳孔缩小还可以使入眼的光线减少,起到保护视网膜免受强光照射的作用。
②内直肌收缩所产生的双眼会聚。这种作用可以使近目标的物象正好投射到双眼的视中心凹上,保证双眼的单视的实现。
迄今为止,黑姆霍茨的弹性学说仍旧是广为人们接受的调节学说。
(2)朱切尔宁(Tscherning)的双曲线学说
朱切尔宁对调节中的晶状体的变化进行了描述。调节时晶状体的形态并非呈球形改变,因为晶状体的前表面并非球面,而是一个双曲线形态(如图3-5中图形的上面的曲线形式)。并认为,视近时睫状肌收缩,悬韧带张力增强,牵引脉络膜向前,玻璃体以向前的推动力压挤晶状体,使晶状体的形变只能以玻璃体晶状体窝为后界,向前方凸。对这种玻璃体的正压作用,加藤静一先生通过在全麻条件下及死后阿托品化的眼系统进行观察中发现:这种正压作用在调节上具有重要的作用,并认为观察的结果难以支持悬韧带张力改变的学说。
图3-5 晶状体前表面双曲面示意图
2.调节的神经支配
一般认为调节、辐辏及缩瞳是由动眼神经支配的。但在近代,更多兴趣是在双重神经支配上。现在已经知道,瞳孔的散大与缩小是相互拮抗的,但副交感神经作用远大于交感神经的支配作用。
(1)神经支配与正、负调节的研究
正调节是指视近时晶状体变凸使屈光力得到增强,这一过程是由副交感神经支配的。负调节是在趋向明视远距离目标时晶状体变扁平以致屈光力降低,这一过程到底是由交感神经支配,还是由副交感神经支配尚无定论。这个方面有两种说法:
①有人说,交感神经兴奋在调节中起部分作用。
②也有人说,副交感神经的抑制对调节具有主导作用,最大的调节作用为11.0D;而交感神经对调节的作用则很小(10~40s内1.5D)。
笔者特别选择申尊茂、徐增宇对调节神经机制的研究观察,将其结果用表3-5予以汇总。两人的观察的结论:M-胆碱能阻滞药(如阿托品)使屈光矫正镜度的正镜度增大;肾上腺素受体药(去甲肾上腺素)对远点无作用;拟肾上腺素药物(麻黄碱)的作用,则是使远点距离增大,瞳孔扩大。
表3-5 申尊茂、徐增宇对调节神经机制的研究观察
(2)交感神经支配作用的研究
对肾上腺素受体药对调节的影响,也有相当多的专家学者进行了大量的研究,表3-6中所列的就是国外一些专家对交感神经与调节的关系进行的一些相关试验。
笔者在这里通过表3-5和表3-6介绍了药物对调节的影响,并非建议验光师一定要熟记表中的具体内容。这是因为:①这些药物并非是对调节产生作用药物的全部;②在药物的作用下,验光的结果会发生屈光与调节的偏移现象。提醒验光师在验光中一定要关注被测者药物的使用情况。而被测者也应当主动将自己的药物的使用情况告知验光师。
表3-6 肾上腺素受体药对调节影响的相关研究