L’OCCHIO UMANO (PREMESSA) La Rifrazione e Le Sue Leggi Il Sistema Occhio I Difetti Visivi Prof.Lipari Carmelo

La RIFRAZIONE La rifrazione è il fenomeno per il quale un raggio luminoso monocromatico, quando incontra la superficie di separazione di due mezzi trasparenti(il primo più denso ed il secondo meno denso ) penetra in quest’ultimo deviando verso la normale (vedasi figura). Le leggi della rifrazione sono: Il raggio incidente , il raggio rifratto e la normale alla superficie giacciono sullo stesso piano. Il rapporto tra il seno dell’angolo di incidenza ed il seno dell’angolo di rifrazione risulta costante Prof.Lipari Carmelo

IL DIOTTRO SFERICO Dicesi diottro sferico un sistema costituito da due mezzi trasparenti omogenei aventi diverso indice di rifrazione e separati da una superficie sferica di centro C e di raggio di curvatura R. Gli elementi caratteristici di un diottro sferico sono (vedasi fig.1): 1)L’angolo di apertura ACB 2)L’asse ottico principale,cioè l’asse di simmetria passante per C, 3) Il vertice ,cioè l’intersezione dell’asse ottico con la calotta, 4) Il Fuoco F1 (fig.2),cioè il punto ove occorre porre l’oggetto affinchè la sua immagine si formi all’infinito, ed il fuoco F2 (fig.2),cioè il punto in cui si forma l’immagine quando l’oggetto è posto all’infinito 5) Le distanze focali f1 ed f2 cioè le distanze rispettivamente di F1 e di F2 dal vertice. Prof.Lipari Carmelo

L’EQUAZIONE DEI PUNTI CONIUGATI L’equazione dei punti coniugati rappresenta la relazione che intercorre tra la distanza dell’oggetto dal vertice (indicata con p),la distanza dell’immagine dal vertice (indicata con q) e la distanza del fuoco dal vertice (indicata con f). Essa è la seguente: n1/p + n2/q =(n2-n1)/R Questa relazione,ovviamente, è valida solo entro le approssimazioni di Gauss (angolo di apertura del diottro piccolo e raggi parassiali). In caso contrario, al fascio omocentrico uscente da P non corrisponderebbe più un fascio omocentrico e conseguentemente l’immagine del punto P non sarebbe più un altro punto Q. Prof.Lipari Carmelo

CALCOLO DELL’EQUAZIONE DEI PUNTI CONIUGATI Prof.Lipari Carmelo

Potenza del Diottro Dicesi potere diottrico (o potenza del diottro o potere convergente) il valore corrispondente ad uno dei seguenti rapporti: D = n1 /f1 = n2 / f2= (n2- n1)/n Se n2 > n1 si ha che D>0 e percio’ il diottro si dice convergente. Se D<0 il diottro sarà divergente. L’unità di misura del potere convergente di un diottro sferico è “la diottria”. Se n1 =1, cioè se il primo mezzo è l’aria D= n1/f1=1/f1, perciò un diottro con distanza focale f1=1m avrà un potere diottrico di 1 diottria, mentre un diottro con distanza focale f1= 20 cm avrà un potere diottrico di 5 diottrie. Più semplicemente, il potere diottrico rappresenta la capacità di far convergere verso l’asse i raggi rifratti. Prof.Lipari Carmelo

LA STRUTTURA DELL’OCCHIO L’occhio umano è di diametro di circa 23 mm. Le pareti del globo oculare sono costituite da tre membrane sovrapposte e concentriche (vedi fig.) 1) La prima membrana, la più esterna, si compone, a sua volta, di due parti , la sclerotica o sclera (biancastra,opaca e anelastica costituente i 5/6 della tunica esterna) e la cornea che rappresenta la parte anteriore dell’occhio incastonata nella sclerotica come il vetro di un orologio e costituisce per l’occhio al tempo stesso una membrana avvolgente ed un mezzo rifrangente (n=1,34). 2) La seconda, ossia quella intermedia, detta anche “tunica vascolare o uvea”, è costituita dalla “coroide” (strato intermedio posteriore, ricco di vasi sanguigni e di pigmenti bruni che ha pertanto funzione nutritizia e funzione di camera oscura), dal corpo Prof.Lipari Carmelo

LA STRUTTURA DELL’OCCHIO ciliare ( Prolungamento della coroide verso la parte anteriore dell’occhio,costituito da elementi vascolari e da fibre muscolari che costituiscono il muscolo ciliare il quale si inserisce su una formazione membranosa detta “ zonula di Zinn ”e dalla cui rotazione dipende la curvatura del cristallino ed il suo potere convergente) e dall’iride(Parte anteriore della tunica vascolare, ricca di pigmenti e dal colore variabile da individuo ad individuo, che presenta al centro un forame detto “ pupilla ” che si restringe alla luce e si dilata nell’oscurità). L’iride e’ priva di pigmenti solo negli albini, nei quali presenta solo un colore rossastro per la trasparenza del colore del fondo dell’occhio. Prof.Lipari Carmelo

LA STRUTTURA DELL’OCCHIO 3) La terza è detta “ retina “(Parte interna della parete posteriore del globo oculare , ricca di fibre nervose e di recettori di stimoli luminosi detti “ coni “ e “bastoncelli”, a sua volta collegata al nervo ottico tramite la papilla ottica e costituita da una piccola zona detta ”macula lutea” con una depressione centrale detta ”fovea centrata” delle dimensioni di 0,3 mm e con massima sensibilità visiva). Queste tre membrane: “sclera, tunica vascolare e retina”, dette “tuniche parietali “ delimitano uno spazio interno in cui troviamo mezzi liquidi come “l’umor acqueo” (liquido , costituito da acqua, sali e sostanze proteiche, che Prof.Lipari Carmelo

LA STRUTTURA DELL’OCCHIO riempie la camera anteriore dell’occhio ed ha indice di rifrazione 1,34 come la cornea), “l’umor vitreo” (sostanza gelatinosa trasparente avente indice di rifrazione quasi uguale a quello dell’umor acqueo) e mezzi solidi come ” il cristallino” ( mezzo trasparente , simile ad una lente biconvessa con indice di rifrazione n= 1,4 con curvatura variabile per azione del muscolo ciliare con il compito di far convergere i raggi luminosi sulla retina). Prof.Lipari Carmelo

IL SISTEMA OTTICO DELL’ OCCHIO L’occhio,come e’ stato detto, è pressochè sferico di diametro di circa 23mm. Nella parte anteriore, la cornea,che si inserisce nel globo oculare, si può, a sua volta, considerare una calotta sferica del diametro di circa 16 mm.I centri delle due sfere distano circa 5 mm.Dal punto di vista ottico l’occhio è un insieme di due diottri accoppiati, centrati sullo stesso asse e distinti in due sistemi: 1) Il diottro corneale, formato dall’aria e dall’umor acqueo separati dalla cornea, ha un potere convergente pari 42 D (vedasi figura). 2) Il diottro lenticolare, formato dall’umor acqueo e dall’umor vitreo separati dal cristallino ha un potere convergente di 16 D. Prof.Lipari Carmelo

IL SISTEMA OTTICO DELL’ OCCHIO Il potere convergente del diottro lenticolare è meno accentuato di quello del diottro corneale(16 diottrie contro 42 diottrie). Poiché il potere diottrico di un sistema formato da più diottri è dato dalla somma dei poteri diottrici dei singoli componenti, il potere diottrico complessivo dell’occhio sarà pari a: D=D1+D2 = 42+16 = 58diottrie. Il cristallino , equivalente ad una lente biconvessa , ha indice di rifrazione pari a 1,42 ed i suoi fuochi hanno rispettivamente distanze focali pari a17mm e 23mm. Il cristallino, attraverso circa 50 legamenti ,inseriti radialmente tutt’intorno ad esso da un lato e nel corpo ciliare dall’altro, può cambiare anche forma e incrementare il suo potere diottrico fino a 32 diottrie. Prof.Lipari Carmelo

IL SISTEMA OTTICO DELL’ OCCHIO Cambiando mezzo ad esempio sott’acqua gli oggetti appaiono confusi. La cornea infatti perderà il suo potere convergente, trovandosi tra acqua ed umor acqueo, mentre riacquisterà il suo potere convergente se si indossa una maschera, perché in tal caso la cornea tornerà a trovarsi tra aria ed umor acqueo. Prof.Lipari Carmelo

IL SISTEMA FISIOLOGICO DELL’OCCHIO La visione di un oggetto è il risultato di un processo nel quale uno stimolo esterno (prodotto dai raggi luminosi ) viene portato all’interno del sistema nervoso , dove viene campionato, decodificato ed elaborato. Quando i raggi luminosi vengono messi a fuoco sulla retina (“accomodazione o processo di accomodamento), in corrispondenza della fovea si ha un’immagine rimpicciolita, capovolta e reale. Le cellule fotorecettoriali detti “coni” e “bastoncelli”, investiti dai raggi luminosi, trasmettono i diversi tipi di informazioni (colore, forma etc.) attraverso le cellule bipolari, alle cellule nervose le quali le inviano ,poi, attraverso il nervo ottico, ai centri della visione, situati nel lobo occipitale.L’mmagine viene , qui, raddrizzata e fusa con l’altra immagine formatasi nell’altro occhio. Prof.Lipari Carmelo

I CONI E I BASTONCELLI I coni,come pure i bastoncelli, se investiti se investiti dalla luce, provocano un’iperpolariz-zazione, che aumenta con andamento logaritmico, all’aumentare dell’intensità dello stimolo. Raggiunto un certo valore dell’intensità dello stimolo, la risposta, in termini di iperpolarizzazione rimane costante (saturazione). I coni mediano la visione ad alti livelli di luminanza (visione fotopica). I bastoncelli,invece, mediano la visione a bassi livelli di luminanza (visione scotopica). Prof.Lipari Carmelo

I COLORI Prof.Lipari Carmelo

RADIOMETRIA La luce può essere intesa come ente fisico soltanto,ovvero come radiazione elettromagnetica, oppure non solo come ente fisico, ma anche come sensazione psicologica. Nel primo caso , passando alle misure relative alla luce, si parla di radiometria,e si ha a che fare con misure oggettive dette radiometriche quali: 1)L’energia raggiante ,ovvero , l’energia trasportata per irraggiamento (Joule). 2) Il flusso di radiazione od anche il flusso di potenza , cioè la quantità di energia che attraversa perpendicolarmente una certa superficie,rapportata al tempo (Joule/sec ovvero watt). Prof.Lipari Carmelo

RADIOMETRIA 3) L’intensità di radiazione “I”, ovvero il flusso emesso entro l’angolo solido unitario (watt/steradiante) 4) L’irraggiamento “E” di una superficie,ovvero il flusso di radiazione che attraversa la superficie , rapportato alla sua estension (watt/m^2). Si dimostra che E = I / R2 (Legge di Lambert ) Prof.Lipari Carmelo

FOTOMETRIA Nel secondo caso, ovvero quando la luce è è intesa come ultimo risultato di un processo che dalla stimolazione dell’occhio umano, tramite propagazione di segnali elettrici lungo i nervi ottici, porta alla rappresentazione di segnali elettrici lungo i nervi ottici, porta alla rappresentazione visiva del mondo esterno, si parla di footometria e si deve tenere conto non solo dell’ente fisico (radiazione elettromagnetica) ma anche del ricevitore(retina) e del sistema di elaborazione dati (cervello). Le principali grandezze fotometriche sono: 1) L’intensità luminosa della sorgente (cd). 2) Il flusso luminoso (lumen o lm) 3) L’intensità di illuminazione o illuminamento di una superficie, corrisponde all’irraggiamento (lm/m2 =lux). Prof.Lipari Carmelo

DISFUNZIONI DELL’OCCHIO Come tutti gli altri organi del corpo umano anche l’occhio può avere una conformazione variabile da soggetto a soggetto e può ammalarsi. Di seguiti verranno illustrati i principali difetti visivi direttamente o indirettamente riconducibili a vizi di rifrazione e/o gli stati patologici più frequenti dell’organo della vista: La miopia L’ipermetropia La cataratta L’astigmatismo Il cheratocono L’ambliopia Lo strabismo Le retinopatie Il Daltonismo Il glaucoma Prof.Lipari Carmelo

LA MIOPIA I difetti visivi (ametropie) derivano da una scarsa correlazione tra le varie parti dell’occhio.Si dice che un occhio è miope se i raggi luminosi provenienti da lontano vanno vanno a fuoco su un punto anteriore alla retina sulla quale si forma un’immagine confusa, mentre i raggi provenienti da vicino vanno perfettamente a fuoco su di essa. La miopia è dovuta ,in genere ad una maggiore lunghezza del bulbo oculare. Si corregge con l’applicazione di lenti divergenti che fanno si che i raggi focalizzino esattamente sulla retina. Il difetto può essere corretto definitivamente mediante la Chirurgia radiale “ oppure mediante la chirurgia con laser ad eccimeri. Prof.Lipari Carmelo

LA PRESBIOPIA La presbiopia consiste in una perdita, da parte dell’occhio, del potere di accomodamento ed appare con l’avanzare dell’età. In tal caso il punto prossimo è più lontano del normale e pertanto si vedranno chiaramente gli oggetti distanti, mentre diventa difficoltosa la visione da vicino (ad es. la lettura) . Tale difetto si corregge con l’applicazione di lenti convergenti che vanno a sopperire al diminuito potere di accomodamento dell’occhio. Prof.Lipari Carmelo

L’IPERMETROPIA L’ipermetropia consiste nella formazione del punto di convergenza dei raggi luminosi dietro la retina, con conseguente visione sfocata. All’origine di ciò c’è la brevità dell’asse antero-posteriore del globo oculare e la deficiente delle superfici rifrangenti dell’occhio etc. Se l’ipermetropia non è grave viene compensato mediante il processo di accomodamento, altrimenti si può correggere mediante lenti convergenti o meglio ancora con il laser ad eccimeri. Prof.Lipari Carmelo

LA CATARATTA La cataratta consiste in una progressiva opacizzazione del cristallino che a sua volta non permette il formarsi di un’immagine chiara sulla retina. Tale difetto si manifesta prevalentementein età superiore ai 55 anni. Produce la sensazione del vedere attraverso un velo. Per risolvere il problema occorre rimuovere e sostituire il cristallino. Vi sono due tecniche: 1) L’estrazione extracapsulare che prevede un’apertura nell’occhio per 11 cm, per permettere l’accesso degli strumenti e la rimozione della cataratta con successiva sostituzione del cristallino e chiusura mediante l’applicazione di punti. 2) La facoemulsificazione che prevede un’apertura nell’occhio di circa 5mm in ed un immediato recupero. Prof.Lipari Carmelo

LA CATARATTA Occorre precisare che , prima dell’eliminazione della cataratta, occorre rimuovere una sottile membrana che le sta davanti cioè la “capsula anteriore” della lente. Con la nuova tecnica si riesce a rimuoverla in modo circolare (“capsulorhexis”) con il vantaggio di una migliore fissazione della lente intraoculare. Dopo qualche anno nel primo tipo di intervento, si può formare un’opacizzazione che dicesi “cataratta secondaria” che si può ambulatoriamente eliminare con il Laser. Tale evenienza è nettamente diminuita con l’intervento di facoemulsificazione. Prof.Lipari Carmelo

L’ASTIGMATISMO E’ un difetto visivo, per lo più , determinato dalla irregolare curvatura della cornea. Cioè essa non ha la classica forma “a cupola” o a “mestolo da cucina”.La curvatura non è uguale su tutti i meridiani.La sua forma si avvicina a quella di “un cucchiano da tè”, con alcuni meridiani più curvi ed altri meno curvi. L’astigmatismo, si può correggere, aseconda dei casi, con occhiali o con la “chirurgia radiale” o con il “laser ad eccimeri” o con la “termocheratoplastica” od ancora , se molto accentuata,con la” tecnica Lasik” che consiste nel sollevamento dello strato esterno della cornea con uno speciale strumento tagliente e l’esecuzione del laser ad eccimeri sulla cornea “scoperta” e subito dopo, la stesura degli strati esterni sollevati sulla cornea trattata e che vengono nuovamente fatti aderire senza punti di sutura. Prof.Lipari Carmelo

IL CHERATOCONO Il cheratocono (Keratos+conos = cornea+cono) consiste nella perdita, da parte della cornea, della sua naturale “forma a cupola”, assumendo quella di un cono, con conseguente perdita di acuità visiva . Essa viene ristabilita con occhiali, lenti a contatto e , in casi più complicati, con un trapianto di cornea. Prof.Lipari Carmelo

L’AMBLIOPIA Per “”ambliopia” si intende la diminuita capacità visiva di uno o di entrambi gli occhi. In genere tale difetto si indica coon lespressione “occhio pigro”. In tali casi si ha che gli occhi presentano diversi livelli di difetto visivo. Tale difetto , non corretto all’età giusta, porta il cervello a preferire un occhio rispetto all’altro. Prof.Lipari Carmelo

LO STRABISMO Lo strabismo consiste in una modificata posizione degli occhi. Si manifesta, appunto, con globi oculari non in asse, ma convergenti o divergenti Prof.Lipari Carmelo

LE RETINOPATIE Le patologie della retina più comuni sono: - La rottura retinica - Il distacco della retina - La retinopatia diabetica - Le maculopatie - La retinite pigmentosa Prof.Lipari Carmelo

LA ROTTURA RETINICA La rottura retinica consiste in una discontinuità della retina che può dare origine a visione di “lampi” o “mosche”. Essa può portare al distacco dell’epitelio pigmentato, per cui si rende necessario l’intervento chirurgico. Prof.Lipari Carmelo

IL DISTACCO DELLA RETINA Il distacco della retina è una raccolta di liquido sotto la retina. Nella maggior parte dei casi essa è provocata dallo sviluppo di una o più lacerazioni retiniche. La scelta del tipo di terapia (chirurgica o laser) dipende dal tipo di distacco. Prof.Lipari Carmelo

LA RETINOPATIA DIABETICA Il diabete provoca un'alterazione dei vasi sanguigni in tutto il corpo e in particolar modo dei piccoli vasi (capillari), i quali portano sangue ai tessuti e scambiano con essi ossigeno e nutrimenti. I capillari vengono danneggiati a causa dell'interazione tra i costituenti della loro parete e lo zucchero circolante in eccesso nel sangue Prof.Lipari Carmelo

LE MACULOPATIA La degenerazione maculare è per lo più dovuta al processo di invecchiamento dell'occhio (degenerazione maculare senile), sebbene alcuni pazienti presentino una predisposizione ereditaria; In molti altri casi la degenerazione maculare si sviluppa in seguito a traumi oculari, infezioni, infiammazioni o miopia. Prof.Lipari Carmelo

LA RETINTE PIGMENTOSA Con il termine di Retinite Pigmentosa (RP) sono oggi indicate un gruppo d’affezione che ha in comune un processo degenerativo evolutivo, geneticamente determinato che causa una scarsa efficienza del  Recettore Retinico (coni e bastoncelli). La Retinite Pigmentosa è una degenerazione retinica che comporta un progressivo deterioramento del sistema visivo che in molti casi, soprattutto negli individui  più anziani (ma talvolta anche in soggetti giovani), può portare alla cecità. Attualmente la comunità scientifica internazionale non dispone di cure efficaci in grado di far guarire un paziente affetto, anche se da alcuni anni esistono alternative terapeutiche in grado di bloccarne o di rallentarne fortemente il decorso . Prof.Lipari Carmelo

IL DALTONISMO E’ un difetto della visione dei colori che è dovuto akl fatto che l’occhio vede i colori scomponibili in alcuni “canali”, come succede nelle telecamere , nei monitors o nelle stampanti a colori.Si può pertanto avere uno squilibrio tra i diversi canali per cui alcuni colori vengono scambiati con altri. Prof.Lipari Carmelo