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50 the eye i. optics of vision 14th

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O
Osamu Yamaguchi

Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Edition

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50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 50章 眼 I.視覚の光学 UNIT X. 神経系:B.特別な感覚
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 光学の物理学的原理
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 透明な物質の屈折指数 光線は,空中を30,000km/秒の速さで通過する. 透明な固体,液体内でははるかに遅くなる. 透明な物質の屈折指数とは,空中の光の速度と,そ の物質内の光の速度との比 光の屈折指数 1.00 光が,ガラスの中を200,000km/秒の速さで通過 すれば,そのガラスの屈折指数は, 300,000/200,000 =1.50 光の屈折
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 屈折指数の異なる二つの媒質の 境界面における光線の屈折 波面 ガラス ♣ 光線が,光束のなかを進み,光束面と垂直な境界面に突き当た ると,光線は,進路を変えること無く次の媒質の中を進む. ♣ 起こる唯一の現象は,伝搬速度の低下で,波面と波面との距離 が短くなっていることから判るとおり,波⾧が短縮している.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 屈折指数の異なる二つの媒質の 境界面における光線の屈折 波面 ガラス ♣ 光線が,角度のついた境界面を通過する場合,二つの媒質の屈 折指数が異なると,光線は,曲がる. ♣ 屈折指数1.00の空中から,屈折指数1.50のガラスの塊に光が進 む場合. ♣ 境界面に角度が付いている場合,光束の下側が上側より速くガラ スに侵入する.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 屈折指数の異なる二つの媒質の 境界面における光線の屈折 波面 ガラス ♣ ガラスに入った光は,200,000km/秒の速度に落ちるが,まだガラス に進入していない光は,300,000km/秒のままの速度.上の光の先 端は,下の光の先端より先に進行するため,波の先端は,垂直では 無く,右に傾斜する. ♣ 光線の進む方向は,常に波面先端平面に対して垂直であることか ら,光の進行方向は,下方に曲がる.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 屈折 角度のついた境界面で,光線が曲がることを 屈折refractionという. 屈折の度合いは,以下の状況で増す. 1. 二つの澄明媒質の屈折指数の比 2. 入りつつある波動の先端面と境界面との角度差
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. レンズの屈折原理の適用
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 凸レンズによる光線の集中 ♣ レンズの外側に行くほど,光線と境界面との角度がきつくなり,屈折 角度が強くなる. 光線のconvergence集合 ♣ 屈折の半分は,レンズに進入する際におこり,半分は,レンズの反対 側に抜ける際におこる. ♣ レンズの曲面が適切であれば,光線は一つの点に集合する(焦点).
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 凹レンズによる光の発散 ♣ レンズの端に進入する光は,中心に入る光より先にレンズに入る. そのため,周辺の光は,中心から離れる方向に進行する. ♣ 凹レンズは,光を発散divergeさせる.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 円柱状レンズと球状レンズ ♣ 柱状レンズ(B)は,光線を両 側から曲げるが上下からは 曲げないため,平行した光線 が焦線に向かって曲げられる. ♣ 球状レンズ(A)の場合は,レ ンズの全ての辺縁で屈折す るため,焦点に集合する.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 円柱状レンズと点光源,焦線
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 直交した円柱レンズ ♣ 直交させた円柱レンズの場合,一つの球状レンズと同 様ノン屈折力を持つ.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. レンズの焦点距離 ♣ 上段:遠い光源からの平行した 光線が,同じ点に集合 convergenceした図.この距離が 焦点距離.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. レンズの焦点距離 ♣ 中段:遠くない点光源から発散し つつレンズに入ったため,一点に集 まる距離は,上段より⾧い.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. レンズの焦点距離 ♣ 下段:中断と同じ距離の点光源 からの光線が,大きな曲面を持つ レンズに進入. ♣ 光線が集合する距離は,上段と 同じ.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 凸レンズによる像の成立 点源 焦点 ♣ 左側に,二つの点光源がある場合. ♣ 凸レンズの中心を通った光線は,いずれの方向にも屈折しない. ♣ 各点光源からの光線は,点光源とレンズの中心を通った線と共 に,レンズの反対側の点焦点に集合する.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 凸レンズによる像の成立 ♣ ある物体の上にある点光源は,レンズの反対側でレンズの中 央を挟んで反対側に位置する. ♣ 上下,左右が逆転する. ♣ カメラのレンズによるfilm上の像は,この原理による.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. レンズが,光線を曲げるほど,屈折力が大きい. 屈折力は,diopterという言葉で測定される. 凸レンズのdiopterで示す屈折力は, 屈折力 diopter=1m/焦点距離. 球面のレンズで, 1mの距離で平行光線の焦点が 形成される場合,+1diopterの屈折力を持つという. レンズの屈折力 -Diopter
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. レンズの屈折力 -Diopter
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 凹レンズは,光を集合でなく発散させるため,focal distanceでは表現できない. 1diotoerの凸レンズと同じ率で,光を発散させる場 合,dioptric strengthはｰ1に相当するという言い 方はある. 凹レンズが,+10-diopterの凸レンズと同様に光を 拡散するとき,-10 diopterの力あると言う. 凹レンズは,凸レンズの屈折力を中和する.1- dioper 凹レンズを,1-diopter凸レンズの直前に 置くと,システムとしてはzero refractive power屈 折力ゼロとなる. 凹レンズの場合の屈折力
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 計算は,球面レンズと同様 円柱状レンズの軸を,その力に加えて指定する必 要がある点が異なる. 円柱状レンズが,平行光線を,レンズの1m先の焦 線に収束させる場合,その強度は+1diopterとなる. 凹型円柱状レンズでは,+1diopterの円柱状レン ズが収束するのと同じくラ光線を発散させる場合,- 1diopterの力を持つ. 焦点が合った線が,水平の場合,その軸は0度とい われる.垂直の場合,その軸は90度. 円柱状レンズの強度
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 眼の光学
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 眼は,四つの屈折境界面からなる 総屈折力=59ジオプトリー 像 硝子 体液 レンズ 眼 房水 角膜 空気 物体 1. 空気と角膜前面との境界面 2. 角膜後面と眼房水 3. 眼房水とレンズ前面 4. レンズ後面と硝子体液 数字は,屈折指数
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 仮に,全ての屈折表面を,代数的に加算して一枚のレン ズとした場合,眼の光学は単純になり,“reduced eye, 減じた眼”として模式表示できる. reduced eyeでは,単一の屈折面が,網膜の前17mm の所に屈折力59diopterのレンズがあると仮定できる.  59diopterの約2/3は角膜前面による.  角膜の屈折指数は,空気の屈折指数と大きく異なるためで, 眼のレンズの屈折指数は,眼房水,硝子体液の屈折指数と 大きく変わらないため.  眼の内部のレンズの屈折力は,わずか20diopterで全体の 約1/3に過ぎない.  内部のレンズは,脳からの信号に反応する点,重要.  内部レンズは,遠近調節のために,曲面を著明に増加させる ことが可能. 眼を一枚のレンズとした屈折
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 硝子のレンズ同様,眼のレンスシステムも,網膜 上に像の焦点を合わせる. 像は,左右,上下が逆転している. 網膜上の像が,上下逆転しているのに,心では, その像が逆転していないように見ている. 脳が,逆転した像を,正像と理解するように訓練され ているため. 網膜上への像の形成
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 小児期は,レンズの屈折力を意識的に20から約 34diopterへ増やす事が出来る. 14diopter分の遠近調節 この事を達成するためには,レンズの形が中等度の 凸レンズから高度の凸レンズに変わることを意味す る. 若年期のレンズは,強い弾性の被膜で覆われ,粘性 が高く,蛋白に富んだ,それでいて透明な液で満たさ れている. 弛緩時には,レンズ被膜の弾性牽引力のために,ほ ぼ球形となっている. accommodation 遠近調節の仕組み
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. accommodation 遠近調節の仕組み 毛様体筋 レンズ 懸垂 靱帯 ♣ 約70の懸垂靱帯が,レンズ周囲に放射状に付着していて, 眼球の外周に,レンズを牽引している.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. accommodation 遠近調節の仕組み 角膜 強膜 角強膜 接合部 経線状 線維 輪状 線維 網膜 懸垂 靱帯 脈絡膜 ♣ 懸垂靱帯は,脈絡膜と網膜の前縁に付着して常に牽引されている. ♣ 靱帯への張力が,正常時の眼のレンズを,ほぼ平坦に保っている.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. accommodation 遠近調節の仕組み 角膜 強膜 角強膜 接合部 経線状 線維 輪状 線維 網膜 懸垂 靱帯 脈絡膜 ♣ 眼球に付着するレンズ靱帯の外側に毛様体筋が位置していて,これは二つの 平滑筋線維セット(meridional fiber経線状線維とcircular fiber輪状線維) を持つ. ♣ これらの線維セットの収縮は,レンズ靱帯を弛緩させ,レンズの自然な弾性のた めに,レンズは,風船のように球体の形状をとる.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 毛様体筋は,ほぼ完全に動眼神経核からの第 三脳神経動眼神経を介した副交感神経信号 により調節されている. 副交感神経の刺激は,両方の毛様体筋を収縮 させ,レンズの靱帯を弛緩させ,レンズの厚みを 増し,屈折力を増す. 屈折力の増加は,屈折力が弱いときよりも,近い物 体に焦点を合わせることが可能となる. 遠い物体が,眼に近づくと,眼が常に焦点を合わせ 続けるために,副交感神経インパルスが,徐々に増 加する. 遠近調節は副交感神経支配
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 加齢と共に,レンズは大きく,厚くなり,レンズ内蛋白 質の変性により弾性を失う. レンズの変形能力は,年齢とともに低下. 遠近調節力は,小児期の14diopterから,45-50歳 に至ると2diopter未満となり,70歳では基本 0diopterとなる.→presbyopia 老眼 老眼になると,永久に,ほぼ一定の距離に焦点が固 定される. 距離は,個人の眼の物理的特徴による. 遠近両用眼鏡bifocal glassが必要.上が遠方,下が 近い部分をみるため. presbyopia 老眼
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 虹彩の主な機能は,眼に入る光の量の調節. 瞳孔を通して眼に入る光の量は,瞳孔の面積に 比例. 人の瞳孔径は,約1.5mm~8mmの範囲で変 化. 入る光の量は,約30倍まで変化. 瞳孔径
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 焦点深度は,瞳孔径の縮小で深くなる 瞳孔径小 瞳孔径大 ♣ 網膜が,焦点から外れるまで前後(点線)した場合,上の眼は点 の大きさがさほど変わらないが,下の眼は,点が大きく変わる. ♣ 上の眼は,下のレンズより焦点深度が深い.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. emmetropia,正視 正視 ♣ 毛様体筋が完全に弛緩しているときに,遠くからの平行した光線 が,網膜上に鮮明な焦点を形成する場合に正視emmetropiaとい う. ♣ 正視では,全ての距離にある物体を,毛様体筋が弛緩した状態で 鮮明に見ることが可能. ♣ 非常に近いものを見る場合には,毛様体筋を収縮させて,遠近調 節する必要がある.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. hyperopia,遠視 遠視 ♣ 眼球の前後径が短いか,レンズシステムが脆弱な場合. ♣ 毛様体筋が弛緩している時,平行な光線が,十分曲がらず網膜で,鮮明な 焦点を形成できない. ♣ これを是正するためには,毛様体筋によりレンズの力を増す必要がある. ♣ 遠視の人は,遠くの物体を,網膜に合焦させることができる. ♣ 遠くのものを見るのに,毛様体筋がわずかに収縮しているだけの場合,遠近 調節力が残存しているため,毛様体筋の収縮限界まで近くのものを見ること が可能. ♣ 遠視の人は,加齢と共に,遠くのもの,ましてや近くのものにさえ合焦が不可 能になる.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. Myopia,近視 近視 ♣ 毛様体筋が完全に弛緩している時,遠くからの光線は網膜より前 で合焦. ♣ 通常眼球の前後径が⾧すぎるか,レンズの屈折力が強すぎる場 合におこる.この屈折力を弱める手立ては,存在しない. ♣ 遠視の人は,遠くのものを網膜上に鮮明に合焦させることが出来 ない.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. レンズを使用した近視の補正 ♣ 近視で,屈折力が強すぎる場合には,眼の前に凹 面レンズを置いて,過剰な屈折を中和する. ♣ レンズの強度は,trial & errorで決める.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. レンズを使用した遠視の補正 ♣ レンズの屈折力が弱い遠視の場合は,眼の前に凸 面レンズを置くことにより屈折力を補う. ♣ レンズの強度は,trial & errorで決める.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. astigmatism 乱視 点光源 AC面 (弱い屈折力) BD面 (強い屈折力) BD面の 合焦線 AC面の 合焦線 ♣ AC面は,弱い屈折力のために合焦線が 遠くなり,AC面と直交するBD面は,強い 屈折力のために合焦線が近くに存在. ♣ 乱視用眼鏡を使用しない限り補正は 不可
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 乱視の眼は,屈折力の異なる二つの円柱状レ ンズが直交して存在しているのと同じ. はじめに,二つの面のうちの一つの面の焦点距 離が補正される球面レンズをtrial and error で見いだし,その後,他方の面を補正する円柱 状レンズを使用. 円柱状レンズによるastigmatism乱視の補正
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 乱視の軸を決定するためのチャート
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 乱視の軸を決定するためのチャート 1. 乱視の眼の前に,様々な球面レンズを置いて,平 行棒が鮮明に合焦するレンズ強度を見いだす. 2. 合焦した平行線と直交する軸が,焦点の合ってい ない円柱状のコンポーネントの軸. 3. この軸に合わせて,円柱状のレンズをtrial and errorで強弱を調節し,全てのバーが鮮明に見え るレンズを見いだす. 4. この結果から,適切な軸で球面補正と円柱補正 を両方を組み合わせたレンズの研磨指示がなさ れる.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 角膜の前面で,通常発生する屈折をほぼ完全 に無効化する. コンタクトレンズの外面が,角膜の通常の屈折 の代わりを果たす. 円錐角膜と呼ばれる膨らんだ角膜を持った人 は,ほとんどの眼鏡で視力を十分に矯正する事 が不可で,コンタクトレンズのみが角膜の屈折を 中和して,通常の屈折をもたらす. コンタクトレンズによる補正
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. コンタクトレンズの利点 1. レンズは,眼とともに回転するため,眼鏡よりも広い 視野が得られる. 2. コンタクトレンズは,人がレンズを通して見る物体 のサイズにほとんど影響しないが,眼鏡は,焦点を 補正するだけで無く,画像のサイズにも影響を与え る. コンタクトレンズによる補正
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 白内障は,高齢者に良く起こる眼の異常 レンズのくもった部分,ないし不透明な部分. 初期には,レンズの蛋白の変性 後期には,これらの蛋白が凝集して,正常な澄明 蛋白線維の中に不透明な部分を形成. 光の通過を障害し,視力を妨げる. レンズを手術的に摘出し,人工のプラスチックレ ンズに置き換える. 白内障 –レンズの不透明な部分
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 理論上,離れた点光源からの光は,網膜上で合 焦した場合,無限に小さいはず. 眼のレンズシステムは,完全ではないので,正常 の眼の光学系をもってしても,そのような網膜上 の点は,通常約11μmの径を有する. スポットは,中央が最も明るく,周辺に向かって 徐々に暗くなる. visual acuity 視力
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 2点光源を見分ける最大視力 ♣ 網膜中心窩foveaにある網膜錐体の平均径は,約1.5μmで,網 膜上の点(径約11μm)の1/7だが,点の中心が明るく周辺に向 かって暗くなるため,二つの点の中心が2μm離れていれば,識別可 能.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 2点光源を見分ける最大視力 ♣ 点光源を区別するための通常の視力は,約25秒のアーチ. ♣ 二つの別々の点からの光線が,少なくとも25秒の角度で眼に当たると,2つの ポイントとして認識される. ♣ 10m離れた明るい二つの点が1.5~2mm離れている場合,別の点と区別でき ない.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 中心窩の直径は,0.5mm(500μm)未満 最大視力が,視野の2度未満で発生することを 意味する. この中心窩領域の外側では,視力は次第に低 下し,周辺に近づくにつれて1/10以上減少 網膜の周辺部分にある各視神経線維への桿体,錐 体の接続が増えることにより引き起こされる. visual acuity 視力
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 視力検査のチャートは,被検者から20ft離れ所 に設けられた異なるサイズの文字からなる. 20ftで見えるはずの大きさの文字がよく見える場 合,20/20の視力,通常の視力を持っていると言われ る. 200ftで見ることが出来るはずの文字しか見ること が出来ない場合,20/200の視力を持つという. 二つの距離の比率を表す数学的分数を使用. 通常の視力を持つ人の視力に対する,ある人の 視力の比率でもある. 視力を述べる臨床的方法
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 眼からの距離の決定 –奥行き感覚
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 身⾧が6ftと判っている人が,網膜上に写ってい る大きさから,その人までの距離を決定. 人は,意識的にサイズの事を考えている訳では 無く,その物体のサイズが判っている場合に,脳 が自動的に網膜上の像のサイズから計算して いる. 網膜上の既知の物体のサイズ
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. moving parallax 動いたときの視差 二つの異なる視線に沿って見た物体の見かけの式の 変位. 人が,頭を横に移動すると,近くにある物体は,網膜 上を横切って急速に移動するが,遠くの物体は,ほぼ 完全に静止して見える. 物が,眼前1inchの所にあると,頭を横に1inch移動 すると,画像は網膜をほぼ横切って移動するが,眼か ら200ft.離れた物体の画像は移動しない. このメカニズムを使うことにより,片眼でも,様々な物 体の相対的距離を知ることが出来る. 動いたときの視差からの距離決定
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 一方の眼は,他方の眼から2inch強離れている ため,双方の網膜上の像は,お互いに異なる. 鼻のまえ1inchの所にある物体は,左眼の左側の 網膜に像をつくるが,右眼では,右側の網膜上に像 を形成する. 鼻のまえ20ft.の所にある小さな物体では,両方の 網膜の中心に,ほぼ一致した像を結ぶ. 立体視による距離の決定ｰ双眼視
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 両眼視差(立体視)による距離感覚 既知の距離, サイズの物体 不明な 物体 1 像の大きさ 2 立体視 ♣ 両眼視により,頭の位置を動かさなくても,常に 一つの視差parallaxが得られる. ♣ 立体視は,50-200ft.を超える距離での奥行 き感覚では,事実上役に立たない.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 眼の液体系 眼内液
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 眼の液体の産生と流れ 眼房水 虹彩 Fontana 腔 Schlemm管 毛様体 液体,その他 の構成物の 拡散 網膜血管で の濾過と拡散 液体の流れ 眼房水 の産生 視神経 硝子 体液 レンズ ♣ 眼房水は,自由に 流れることの出来る 液. ♣ 硝子体液は,主に 非常に細⾧い proteoglycan分 子で構成される細 い原線維のネット ワークによって一緒 に保持されているゼ ラチン状の塊.水と 溶解物質がゆっくり 拡散している,液の 流れはほとんど無い.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 平均2-3μL/分の速度で産生 ほとんどは毛様突起(レンズの靱帯と毛様体筋 が眼球に附着している虹彩の裏で毛様体から 突き出している線上の襞) 眼房水の産生
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 眼房水の産生 線毛突起 眼房水 の産生 毛様体筋 血管層 ♣ 平均2-3μm/分の速度で産 生. ♣ ほとんどが,線毛突起からの 産生. ♣ 襞のために,各々の眼球で 線毛突起の表面積は6cm2 に及び,線毛体が小さいわり に面積は広い. ♣ 突起の表面は分泌上皮細 胞で覆われ,その直下は血管 に富んでいる.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 眼房水の産生 線毛突起 眼房水 の産生 毛様体筋 血管層 ♣ 眼房水は,毛様体突起の上皮に よる能動的分泌による産生. ♣ Na+が能動輸送で分泌され,Cl- ,HCO3 -を伴い電気的中性が維持 される. ♣ これらのイオンが，下にある毛細 血管から上皮細胞空間に水の浸 透を引き起こす． ♣ できた溶液は，前眼房に洗い流 される． ♣ さらにアミノ酸，アスコルビン酸， ブドウ糖など，いくつかの栄養素が 能動輸送，促進拡散によって上皮 を横切って輸送される．
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 眼から眼房水の流出 眼房水 虹彩 Fontana 腔 Schlemm管 毛様体 液体,その他 の構成物の 拡散 網膜血管で の濾過と拡散 液体の流れ 眼房水 の産生 視神経 硝子 体液 レンズ ♣ 毛様体突起で作 られた眼房水は,最 初に瞳孔を通って 前眼房に流入. ♣ その後,レンズ前 面,虹彩角膜角,か らSchlemm管に 入り,眼球外の静 脈に注ぐ.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 虹彩角膜角の解剖 角膜 虹彩 線維柱帯 Schlemm管 (強膜静脈洞) 房水静脈 血液静脈 強膜 ♣ 線維柱帯trabeculaeからSchlemm管への経 路 ♣ Schlemm管は薄い壁の静脈で,眼の全周に分 布し,内皮細胞は,RBCを通すほど粗.静脈だが,実 質は血液では無く液体だけを通している(房水静 脈).
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 眼内圧
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. Tonometryによる眼内圧測定 中心のピストン 加圧 眼圧 フットプレート 1. 角膜表面を局所麻酔 2. tonometerのフットプレートを 角膜上に置く. 3. 中心のピストンに弱い力をかけ る.この力で,下の角膜が内側に 押される. 4. ずれの量を,tonometer上のス ケールで読み取る.
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 正常な眼では,眼内圧は正常値15±2mmHgの 範囲に調節される. この調節は,眼房水が,前眼房からSchlemm管へ 出る所の抵抗で調節されている. 線維柱帯trabeculaeの網の目によって決まる. 線維柱帯の開口径は,わずか2-3μm. 眼内圧が上昇すると,Schlemm管への流量が著 増する. 眼内圧が正常値15mmHg付近のと き,Schlemm管を通る液は,平均2.5μL/分で,毛 様体からの流入量に等しい. 眼内圧の調節
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 出血,眼内感染などで眼房水が汚染された場 合,残骸は線維柱帯に蓄積する. 結果として,前眼房からの液の再吸収を障害し, 時として緑内障を併発する. 線維柱帯の表面は,大量の貪食細胞が存在 し,Schlemm管出口には,大量の細網内皮系 細胞を含む間質ゲル層が存在して,線維柱帯 付近の清掃を担当 虹彩表面,裏面には,蛋白や小分子を貪食する 上皮細胞に覆われている. 線維柱帯,眼房水の洗浄機構
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 失明の原因として,最多 眼内圧が,病的に上昇し,時に急性に60-70mmHgにも 達する. 25~30mmHg以上の圧が,⾧時間持続しても失明の可 能性がある. 極端に高い圧の場合には,数日あるいは数時間で失明 する可能性がある. 視神経が眼から出るところで,高い圧が軸索を圧迫し,網 膜の視神経細胞体から,脳に向かう視神経線維への細 胞形質の軸索に沿った流れを阻害.  結果として栄養障害から神経線維の壊死をおこす. 眼底からの眼球に入る網膜動脈を圧迫して網膜への栄 養補給を障害. 緑内障は眼圧を高め,主要な失明原因
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 線維柱帯trabeculae付近の抵抗が高まり虹彩 角膜接合部のSchlemm管に流入する眼房水の 量が減少するのが原因で,眼圧が高まる. 眼の急性炎症でWBC,組織片などが線維柱帯を障害. 慢性病態としては,高齢者で線維柱帯部分の線維性 閉塞が原因の場合も. 治療 点眼で,外房水の分泌抑制,吸収促進薬を投与. 薬剤が無効であれば,外科的に線維柱帯の付近を開 放する方法もある. 緑内障は眼圧を高め,主要な失明原因
50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 50章 眼 I.視覚の光学 UNIT X. 神経系:B.特別な感覚

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  • 1. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
  • 2. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 50章 眼 I.視覚の光学 UNIT X. 神経系:B.特別な感覚
  • 3. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 光学の物理学的原理
  • 4. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 透明な物質の屈折指数 光線は,空中を30,000km/秒の速さで通過する. 透明な固体,液体内でははるかに遅くなる. 透明な物質の屈折指数とは,空中の光の速度と,そ の物質内の光の速度との比 光の屈折指数 1.00 光が,ガラスの中を200,000km/秒の速さで通過 すれば,そのガラスの屈折指数は, 300,000/200,000 =1.50 光の屈折
  • 5. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 屈折指数の異なる二つの媒質の 境界面における光線の屈折 波面 ガラス ♣ 光線が,光束のなかを進み,光束面と垂直な境界面に突き当た ると,光線は,進路を変えること無く次の媒質の中を進む. ♣ 起こる唯一の現象は,伝搬速度の低下で,波面と波面との距離 が短くなっていることから判るとおり,波⾧が短縮している.
  • 6. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 屈折指数の異なる二つの媒質の 境界面における光線の屈折 波面 ガラス ♣ 光線が,角度のついた境界面を通過する場合,二つの媒質の屈 折指数が異なると,光線は,曲がる. ♣ 屈折指数1.00の空中から,屈折指数1.50のガラスの塊に光が進 む場合. ♣ 境界面に角度が付いている場合,光束の下側が上側より速くガラ スに侵入する.
  • 7. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 屈折指数の異なる二つの媒質の 境界面における光線の屈折 波面 ガラス ♣ ガラスに入った光は,200,000km/秒の速度に落ちるが,まだガラス に進入していない光は,300,000km/秒のままの速度.上の光の先 端は,下の光の先端より先に進行するため,波の先端は,垂直では 無く,右に傾斜する. ♣ 光線の進む方向は,常に波面先端平面に対して垂直であることか ら,光の進行方向は,下方に曲がる.
  • 8. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 屈折 角度のついた境界面で,光線が曲がることを 屈折refractionという. 屈折の度合いは,以下の状況で増す. 1. 二つの澄明媒質の屈折指数の比 2. 入りつつある波動の先端面と境界面との角度差
  • 9. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. レンズの屈折原理の適用
  • 10. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 凸レンズによる光線の集中 ♣ レンズの外側に行くほど,光線と境界面との角度がきつくなり,屈折 角度が強くなる. 光線のconvergence集合 ♣ 屈折の半分は,レンズに進入する際におこり,半分は,レンズの反対 側に抜ける際におこる. ♣ レンズの曲面が適切であれば,光線は一つの点に集合する(焦点).
  • 11. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 凹レンズによる光の発散 ♣ レンズの端に進入する光は,中心に入る光より先にレンズに入る. そのため,周辺の光は,中心から離れる方向に進行する. ♣ 凹レンズは,光を発散divergeさせる.
  • 12. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 円柱状レンズと球状レンズ ♣ 柱状レンズ(B)は,光線を両 側から曲げるが上下からは 曲げないため,平行した光線 が焦線に向かって曲げられる. ♣ 球状レンズ(A)の場合は,レ ンズの全ての辺縁で屈折す るため,焦点に集合する.
  • 13. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 円柱状レンズと点光源,焦線
  • 14. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 直交した円柱レンズ ♣ 直交させた円柱レンズの場合,一つの球状レンズと同 様ノン屈折力を持つ.
  • 15. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. レンズの焦点距離 ♣ 上段:遠い光源からの平行した 光線が,同じ点に集合 convergenceした図.この距離が 焦点距離.
  • 16. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. レンズの焦点距離 ♣ 中段:遠くない点光源から発散し つつレンズに入ったため,一点に集 まる距離は,上段より⾧い.
  • 17. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. レンズの焦点距離 ♣ 下段:中断と同じ距離の点光源 からの光線が,大きな曲面を持つ レンズに進入. ♣ 光線が集合する距離は,上段と 同じ.
  • 18. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 凸レンズによる像の成立 点源 焦点 ♣ 左側に,二つの点光源がある場合. ♣ 凸レンズの中心を通った光線は,いずれの方向にも屈折しない. ♣ 各点光源からの光線は,点光源とレンズの中心を通った線と共 に,レンズの反対側の点焦点に集合する.
  • 19. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 凸レンズによる像の成立 ♣ ある物体の上にある点光源は,レンズの反対側でレンズの中 央を挟んで反対側に位置する. ♣ 上下,左右が逆転する. ♣ カメラのレンズによるfilm上の像は,この原理による.
  • 20. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. レンズが,光線を曲げるほど,屈折力が大きい. 屈折力は,diopterという言葉で測定される. 凸レンズのdiopterで示す屈折力は, 屈折力 diopter=1m/焦点距離. 球面のレンズで, 1mの距離で平行光線の焦点が 形成される場合,+1diopterの屈折力を持つという. レンズの屈折力 -Diopter
  • 21. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. レンズの屈折力 -Diopter
  • 22. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 凹レンズは,光を集合でなく発散させるため,focal distanceでは表現できない. 1diotoerの凸レンズと同じ率で,光を発散させる場 合,dioptric strengthはｰ1に相当するという言い 方はある. 凹レンズが,+10-diopterの凸レンズと同様に光を 拡散するとき,-10 diopterの力あると言う. 凹レンズは,凸レンズの屈折力を中和する.1- dioper 凹レンズを,1-diopter凸レンズの直前に 置くと,システムとしてはzero refractive power屈 折力ゼロとなる. 凹レンズの場合の屈折力
  • 23. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 計算は,球面レンズと同様 円柱状レンズの軸を,その力に加えて指定する必 要がある点が異なる. 円柱状レンズが,平行光線を,レンズの1m先の焦 線に収束させる場合,その強度は+1diopterとなる. 凹型円柱状レンズでは,+1diopterの円柱状レン ズが収束するのと同じくラ光線を発散させる場合,- 1diopterの力を持つ. 焦点が合った線が,水平の場合,その軸は0度とい われる.垂直の場合,その軸は90度. 円柱状レンズの強度
  • 24. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 眼の光学
  • 25. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 眼は,四つの屈折境界面からなる 総屈折力=59ジオプトリー 像 硝子 体液 レンズ 眼 房水 角膜 空気 物体 1. 空気と角膜前面との境界面 2. 角膜後面と眼房水 3. 眼房水とレンズ前面 4. レンズ後面と硝子体液 数字は,屈折指数
  • 26. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 仮に,全ての屈折表面を,代数的に加算して一枚のレン ズとした場合,眼の光学は単純になり,“reduced eye, 減じた眼”として模式表示できる. reduced eyeでは,単一の屈折面が,網膜の前17mm の所に屈折力59diopterのレンズがあると仮定できる.  59diopterの約2/3は角膜前面による.  角膜の屈折指数は,空気の屈折指数と大きく異なるためで, 眼のレンズの屈折指数は,眼房水,硝子体液の屈折指数と 大きく変わらないため.  眼の内部のレンズの屈折力は,わずか20diopterで全体の 約1/3に過ぎない.  内部のレンズは,脳からの信号に反応する点,重要.  内部レンズは,遠近調節のために,曲面を著明に増加させる ことが可能. 眼を一枚のレンズとした屈折
  • 27. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 硝子のレンズ同様,眼のレンスシステムも,網膜 上に像の焦点を合わせる. 像は,左右,上下が逆転している. 網膜上の像が,上下逆転しているのに,心では, その像が逆転していないように見ている. 脳が,逆転した像を,正像と理解するように訓練され ているため. 網膜上への像の形成
  • 28. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 小児期は,レンズの屈折力を意識的に20から約 34diopterへ増やす事が出来る. 14diopter分の遠近調節 この事を達成するためには,レンズの形が中等度の 凸レンズから高度の凸レンズに変わることを意味す る. 若年期のレンズは,強い弾性の被膜で覆われ,粘性 が高く,蛋白に富んだ,それでいて透明な液で満たさ れている. 弛緩時には,レンズ被膜の弾性牽引力のために,ほ ぼ球形となっている. accommodation 遠近調節の仕組み
  • 29. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. accommodation 遠近調節の仕組み 毛様体筋 レンズ 懸垂 靱帯 ♣ 約70の懸垂靱帯が,レンズ周囲に放射状に付着していて, 眼球の外周に,レンズを牽引している.
  • 30. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. accommodation 遠近調節の仕組み 角膜 強膜 角強膜 接合部 経線状 線維 輪状 線維 網膜 懸垂 靱帯 脈絡膜 ♣ 懸垂靱帯は,脈絡膜と網膜の前縁に付着して常に牽引されている. ♣ 靱帯への張力が,正常時の眼のレンズを,ほぼ平坦に保っている.
  • 31. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. accommodation 遠近調節の仕組み 角膜 強膜 角強膜 接合部 経線状 線維 輪状 線維 網膜 懸垂 靱帯 脈絡膜 ♣ 眼球に付着するレンズ靱帯の外側に毛様体筋が位置していて,これは二つの 平滑筋線維セット(meridional fiber経線状線維とcircular fiber輪状線維) を持つ. ♣ これらの線維セットの収縮は,レンズ靱帯を弛緩させ,レンズの自然な弾性のた めに,レンズは,風船のように球体の形状をとる.
  • 32. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 毛様体筋は,ほぼ完全に動眼神経核からの第 三脳神経動眼神経を介した副交感神経信号 により調節されている. 副交感神経の刺激は,両方の毛様体筋を収縮 させ,レンズの靱帯を弛緩させ,レンズの厚みを 増し,屈折力を増す. 屈折力の増加は,屈折力が弱いときよりも,近い物 体に焦点を合わせることが可能となる. 遠い物体が,眼に近づくと,眼が常に焦点を合わせ 続けるために,副交感神経インパルスが,徐々に増 加する. 遠近調節は副交感神経支配
  • 33. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 加齢と共に,レンズは大きく,厚くなり,レンズ内蛋白 質の変性により弾性を失う. レンズの変形能力は,年齢とともに低下. 遠近調節力は,小児期の14diopterから,45-50歳 に至ると2diopter未満となり,70歳では基本 0diopterとなる.→presbyopia 老眼 老眼になると,永久に,ほぼ一定の距離に焦点が固 定される. 距離は,個人の眼の物理的特徴による. 遠近両用眼鏡bifocal glassが必要.上が遠方,下が 近い部分をみるため. presbyopia 老眼
  • 34. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 虹彩の主な機能は,眼に入る光の量の調節. 瞳孔を通して眼に入る光の量は,瞳孔の面積に 比例. 人の瞳孔径は,約1.5mm~8mmの範囲で変 化. 入る光の量は,約30倍まで変化. 瞳孔径
  • 35. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 焦点深度は,瞳孔径の縮小で深くなる 瞳孔径小 瞳孔径大 ♣ 網膜が,焦点から外れるまで前後(点線)した場合,上の眼は点 の大きさがさほど変わらないが,下の眼は,点が大きく変わる. ♣ 上の眼は,下のレンズより焦点深度が深い.
  • 36. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. emmetropia,正視 正視 ♣ 毛様体筋が完全に弛緩しているときに,遠くからの平行した光線 が,網膜上に鮮明な焦点を形成する場合に正視emmetropiaとい う. ♣ 正視では,全ての距離にある物体を,毛様体筋が弛緩した状態で 鮮明に見ることが可能. ♣ 非常に近いものを見る場合には,毛様体筋を収縮させて,遠近調 節する必要がある.
  • 37. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. hyperopia,遠視 遠視 ♣ 眼球の前後径が短いか,レンズシステムが脆弱な場合. ♣ 毛様体筋が弛緩している時,平行な光線が,十分曲がらず網膜で,鮮明な 焦点を形成できない. ♣ これを是正するためには,毛様体筋によりレンズの力を増す必要がある. ♣ 遠視の人は,遠くの物体を,網膜に合焦させることができる. ♣ 遠くのものを見るのに,毛様体筋がわずかに収縮しているだけの場合,遠近 調節力が残存しているため,毛様体筋の収縮限界まで近くのものを見ること が可能. ♣ 遠視の人は,加齢と共に,遠くのもの,ましてや近くのものにさえ合焦が不可 能になる.
  • 38. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. Myopia,近視 近視 ♣ 毛様体筋が完全に弛緩している時,遠くからの光線は網膜より前 で合焦. ♣ 通常眼球の前後径が⾧すぎるか,レンズの屈折力が強すぎる場 合におこる.この屈折力を弱める手立ては,存在しない. ♣ 遠視の人は,遠くのものを網膜上に鮮明に合焦させることが出来 ない.
  • 39. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. レンズを使用した近視の補正 ♣ 近視で,屈折力が強すぎる場合には,眼の前に凹 面レンズを置いて,過剰な屈折を中和する. ♣ レンズの強度は,trial & errorで決める.
  • 40. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. レンズを使用した遠視の補正 ♣ レンズの屈折力が弱い遠視の場合は,眼の前に凸 面レンズを置くことにより屈折力を補う. ♣ レンズの強度は,trial & errorで決める.
  • 41. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. astigmatism 乱視 点光源 AC面 (弱い屈折力) BD面 (強い屈折力) BD面の 合焦線 AC面の 合焦線 ♣ AC面は,弱い屈折力のために合焦線が 遠くなり,AC面と直交するBD面は,強い 屈折力のために合焦線が近くに存在. ♣ 乱視用眼鏡を使用しない限り補正は 不可
  • 42. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 乱視の眼は,屈折力の異なる二つの円柱状レ ンズが直交して存在しているのと同じ. はじめに,二つの面のうちの一つの面の焦点距 離が補正される球面レンズをtrial and error で見いだし,その後,他方の面を補正する円柱 状レンズを使用. 円柱状レンズによるastigmatism乱視の補正
  • 43. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 乱視の軸を決定するためのチャート
  • 44. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 乱視の軸を決定するためのチャート 1. 乱視の眼の前に,様々な球面レンズを置いて,平 行棒が鮮明に合焦するレンズ強度を見いだす. 2. 合焦した平行線と直交する軸が,焦点の合ってい ない円柱状のコンポーネントの軸. 3. この軸に合わせて,円柱状のレンズをtrial and errorで強弱を調節し,全てのバーが鮮明に見え るレンズを見いだす. 4. この結果から,適切な軸で球面補正と円柱補正 を両方を組み合わせたレンズの研磨指示がなさ れる.
  • 45. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 角膜の前面で,通常発生する屈折をほぼ完全 に無効化する. コンタクトレンズの外面が,角膜の通常の屈折 の代わりを果たす. 円錐角膜と呼ばれる膨らんだ角膜を持った人 は,ほとんどの眼鏡で視力を十分に矯正する事 が不可で,コンタクトレンズのみが角膜の屈折を 中和して,通常の屈折をもたらす. コンタクトレンズによる補正
  • 46. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. コンタクトレンズの利点 1. レンズは,眼とともに回転するため,眼鏡よりも広い 視野が得られる. 2. コンタクトレンズは,人がレンズを通して見る物体 のサイズにほとんど影響しないが,眼鏡は,焦点を 補正するだけで無く,画像のサイズにも影響を与え る. コンタクトレンズによる補正
  • 47. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 白内障は,高齢者に良く起こる眼の異常 レンズのくもった部分,ないし不透明な部分. 初期には,レンズの蛋白の変性 後期には,これらの蛋白が凝集して,正常な澄明 蛋白線維の中に不透明な部分を形成. 光の通過を障害し,視力を妨げる. レンズを手術的に摘出し,人工のプラスチックレ ンズに置き換える. 白内障 –レンズの不透明な部分
  • 48. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 理論上,離れた点光源からの光は,網膜上で合 焦した場合,無限に小さいはず. 眼のレンズシステムは,完全ではないので,正常 の眼の光学系をもってしても,そのような網膜上 の点は,通常約11μmの径を有する. スポットは,中央が最も明るく,周辺に向かって 徐々に暗くなる. visual acuity 視力
  • 49. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 2点光源を見分ける最大視力 ♣ 網膜中心窩foveaにある網膜錐体の平均径は,約1.5μmで,網 膜上の点(径約11μm)の1/7だが,点の中心が明るく周辺に向 かって暗くなるため,二つの点の中心が2μm離れていれば,識別可 能.
  • 50. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 2点光源を見分ける最大視力 ♣ 点光源を区別するための通常の視力は,約25秒のアーチ. ♣ 二つの別々の点からの光線が,少なくとも25秒の角度で眼に当たると,2つの ポイントとして認識される. ♣ 10m離れた明るい二つの点が1.5~2mm離れている場合,別の点と区別でき ない.
  • 51. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 中心窩の直径は,0.5mm(500μm)未満 最大視力が,視野の2度未満で発生することを 意味する. この中心窩領域の外側では,視力は次第に低 下し,周辺に近づくにつれて1/10以上減少 網膜の周辺部分にある各視神経線維への桿体,錐 体の接続が増えることにより引き起こされる. visual acuity 視力
  • 52. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 視力検査のチャートは,被検者から20ft離れ所 に設けられた異なるサイズの文字からなる. 20ftで見えるはずの大きさの文字がよく見える場 合,20/20の視力,通常の視力を持っていると言われ る. 200ftで見ることが出来るはずの文字しか見ること が出来ない場合,20/200の視力を持つという. 二つの距離の比率を表す数学的分数を使用. 通常の視力を持つ人の視力に対する,ある人の 視力の比率でもある. 視力を述べる臨床的方法
  • 53. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 眼からの距離の決定 –奥行き感覚
  • 54. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 身⾧が6ftと判っている人が,網膜上に写ってい る大きさから,その人までの距離を決定. 人は,意識的にサイズの事を考えている訳では 無く,その物体のサイズが判っている場合に,脳 が自動的に網膜上の像のサイズから計算して いる. 網膜上の既知の物体のサイズ
  • 55. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. moving parallax 動いたときの視差 二つの異なる視線に沿って見た物体の見かけの式の 変位. 人が,頭を横に移動すると,近くにある物体は,網膜 上を横切って急速に移動するが,遠くの物体は,ほぼ 完全に静止して見える. 物が,眼前1inchの所にあると,頭を横に1inch移動 すると,画像は網膜をほぼ横切って移動するが,眼か ら200ft.離れた物体の画像は移動しない. このメカニズムを使うことにより,片眼でも,様々な物 体の相対的距離を知ることが出来る. 動いたときの視差からの距離決定
  • 56. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 一方の眼は,他方の眼から2inch強離れている ため,双方の網膜上の像は,お互いに異なる. 鼻のまえ1inchの所にある物体は,左眼の左側の 網膜に像をつくるが,右眼では,右側の網膜上に像 を形成する. 鼻のまえ20ft.の所にある小さな物体では,両方の 網膜の中心に,ほぼ一致した像を結ぶ. 立体視による距離の決定ｰ双眼視
  • 57. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 両眼視差(立体視)による距離感覚 既知の距離, サイズの物体 不明な 物体 1 像の大きさ 2 立体視 ♣ 両眼視により,頭の位置を動かさなくても,常に 一つの視差parallaxが得られる. ♣ 立体視は,50-200ft.を超える距離での奥行 き感覚では,事実上役に立たない.
  • 58. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 眼の液体系 眼内液
  • 59. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 眼の液体の産生と流れ 眼房水 虹彩 Fontana 腔 Schlemm管 毛様体 液体,その他 の構成物の 拡散 網膜血管で の濾過と拡散 液体の流れ 眼房水 の産生 視神経 硝子 体液 レンズ ♣ 眼房水は,自由に 流れることの出来る 液. ♣ 硝子体液は,主に 非常に細⾧い proteoglycan分 子で構成される細 い原線維のネット ワークによって一緒 に保持されているゼ ラチン状の塊.水と 溶解物質がゆっくり 拡散している,液の 流れはほとんど無い.
  • 60. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 平均2-3μL/分の速度で産生 ほとんどは毛様突起(レンズの靱帯と毛様体筋 が眼球に附着している虹彩の裏で毛様体から 突き出している線上の襞) 眼房水の産生
  • 61. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 眼房水の産生 線毛突起 眼房水 の産生 毛様体筋 血管層 ♣ 平均2-3μm/分の速度で産 生. ♣ ほとんどが,線毛突起からの 産生. ♣ 襞のために,各々の眼球で 線毛突起の表面積は6cm2 に及び,線毛体が小さいわり に面積は広い. ♣ 突起の表面は分泌上皮細 胞で覆われ,その直下は血管 に富んでいる.
  • 62. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 眼房水の産生 線毛突起 眼房水 の産生 毛様体筋 血管層 ♣ 眼房水は,毛様体突起の上皮に よる能動的分泌による産生. ♣ Na+が能動輸送で分泌され,Cl- ,HCO3 -を伴い電気的中性が維持 される. ♣ これらのイオンが，下にある毛細 血管から上皮細胞空間に水の浸 透を引き起こす． ♣ できた溶液は，前眼房に洗い流 される． ♣ さらにアミノ酸，アスコルビン酸， ブドウ糖など，いくつかの栄養素が 能動輸送，促進拡散によって上皮 を横切って輸送される．
  • 63. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 眼から眼房水の流出 眼房水 虹彩 Fontana 腔 Schlemm管 毛様体 液体,その他 の構成物の 拡散 網膜血管で の濾過と拡散 液体の流れ 眼房水 の産生 視神経 硝子 体液 レンズ ♣ 毛様体突起で作 られた眼房水は,最 初に瞳孔を通って 前眼房に流入. ♣ その後,レンズ前 面,虹彩角膜角,か らSchlemm管に 入り,眼球外の静 脈に注ぐ.
  • 64. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 虹彩角膜角の解剖 角膜 虹彩 線維柱帯 Schlemm管 (強膜静脈洞) 房水静脈 血液静脈 強膜 ♣ 線維柱帯trabeculaeからSchlemm管への経 路 ♣ Schlemm管は薄い壁の静脈で,眼の全周に分 布し,内皮細胞は,RBCを通すほど粗.静脈だが,実 質は血液では無く液体だけを通している(房水静 脈).
  • 65. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 眼内圧
  • 66. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. Tonometryによる眼内圧測定 中心のピストン 加圧 眼圧 フットプレート 1. 角膜表面を局所麻酔 2. tonometerのフットプレートを 角膜上に置く. 3. 中心のピストンに弱い力をかけ る.この力で,下の角膜が内側に 押される. 4. ずれの量を,tonometer上のス ケールで読み取る.
  • 67. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 正常な眼では,眼内圧は正常値15±2mmHgの 範囲に調節される. この調節は,眼房水が,前眼房からSchlemm管へ 出る所の抵抗で調節されている. 線維柱帯trabeculaeの網の目によって決まる. 線維柱帯の開口径は,わずか2-3μm. 眼内圧が上昇すると,Schlemm管への流量が著 増する. 眼内圧が正常値15mmHg付近のと き,Schlemm管を通る液は,平均2.5μL/分で,毛 様体からの流入量に等しい. 眼内圧の調節
  • 68. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 出血,眼内感染などで眼房水が汚染された場 合,残骸は線維柱帯に蓄積する. 結果として,前眼房からの液の再吸収を障害し, 時として緑内障を併発する. 線維柱帯の表面は,大量の貪食細胞が存在 し,Schlemm管出口には,大量の細網内皮系 細胞を含む間質ゲル層が存在して,線維柱帯 付近の清掃を担当 虹彩表面,裏面には,蛋白や小分子を貪食する 上皮細胞に覆われている. 線維柱帯,眼房水の洗浄機構
  • 69. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 失明の原因として,最多 眼内圧が,病的に上昇し,時に急性に60-70mmHgにも 達する. 25~30mmHg以上の圧が,⾧時間持続しても失明の可 能性がある. 極端に高い圧の場合には,数日あるいは数時間で失明 する可能性がある. 視神経が眼から出るところで,高い圧が軸索を圧迫し,網 膜の視神経細胞体から,脳に向かう視神経線維への細 胞形質の軸索に沿った流れを阻害.  結果として栄養障害から神経線維の壊死をおこす. 眼底からの眼球に入る網膜動脈を圧迫して網膜への栄 養補給を障害. 緑内障は眼圧を高め,主要な失明原因
  • 70. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 線維柱帯trabeculae付近の抵抗が高まり虹彩 角膜接合部のSchlemm管に流入する眼房水の 量が減少するのが原因で,眼圧が高まる. 眼の急性炎症でWBC,組織片などが線維柱帯を障害. 慢性病態としては,高齢者で線維柱帯部分の線維性 閉塞が原因の場合も. 治療 点眼で,外房水の分泌抑制,吸収促進薬を投与. 薬剤が無効であれば,外科的に線維柱帯の付近を開 放する方法もある. 緑内障は眼圧を高め,主要な失明原因
  • 71. 50 The Eye I. Optics of Vision O.Yamaguchi Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed. 50章 眼 I.視覚の光学 UNIT X. 神経系:B.特別な感覚