Curs - Partea II

8/6/2019 Curs - Partea II

1/15

I.4. Biofizica sistemelor complexe

I.4.1. Noiuni de bioacustic

Bioacustica disciplin care se ocup cu aplicaiile acustici n medicin.Acustica ramur a fizicii care se ocup cu studiul sunetelor.Noiunea de sunet este neleas n legtur cu senzaia de auz a omului.Organul auditiv uman recepioneaz sub form de sunet orice (oscilaie) und mecanic cu

frecvena cuprins ntre 20 i 20000 Hz, durata mai mare de 0,06 s i intensitatea I mai marede 10-12W/m2.

< 20 Hz infrasunete > 20000 Hz ultrasuneteSunetul (unda sonor) are nevoie pentru propagare de un suport material, nu se propag n vid.Proprietile sunetului: - nlimea

- intensitatea

- timbrulnlimea este senzaia fiziologic de sunete ascuite (nalte) i grave (joase) se datoreteexclusiv frecvenei.

Intensitatea auditiv senzaia fiziologic de intensitate a sunetului se msoar prin intensitateaauditiv (tria sunetului).

Timbrul este acea proprietate a sunetului prin care putem deosebi sursa care l-a produs(persoane diferite, instrumente diferite).

a.Sistemul auditiv. Generaliti.

n figura 14 este reprezentat n seciune urechea. Aceasta este alctuit din trei uniti

structurale care ndeplinesc funcii diferite.

Fig. 14. Seciune prin ureche: 1 pavilionul, 2 canalul auditiv extern, 3 oscioarele csuei timpanului, 4

timpanul, 5 csua timpanului, 6 Trompa lui Eustachio, 7 melcul.

Urechea extern format din pavilion i canalul auditiv extern, are rolul de a capta undelesonore i a le conduce spre timpan.

Urechea medie ocup csua timpanului i este alctuit dintr-un sistem format din trei osicioareaezate n lan: ciocnel, nicoval, scri, fapt care le permite uoare micri de rotaie. n csuatimpanului se afl aer meninut aproximativ la aceeai presiune cu cea exterioar datorit conexiuniiacestei caviti cu faringele, legtur asigurat de trompa lui Eustachio.

27


2/15

Urechea intern. n acest ultim parte se afl dou organe cu funcii diferite: unul, format dincanalele semicirculare, este organ al echilibrului; cellalt, melcul (cohleea), este n esen un selectori un traductor al vibraiei mecanice n impulsuri nervoase (electrice).

Mecanismul audiiei. Unda sonor care se propag prin aer este o form de propagarelongitudinal a unei perturbaii de presiune, deci o und mecanic.

Pavilionul are rolul unui cornet acustic, prin forma sa captnd sunetul. Prin recepionarea

simultan a undelor sonore de ctre pavilioanele urechilor, omul poate localiza sursa sonor.Timpanul este o membran elastic, avnd o structur fibroas, cu grosimea de 0.1 mm. Formatimpanului este de plnie, asemntoare membranelor difuzoarelor, avnd partea ngust sprecavitatea urechii mijlocii. Perforarea timpanului nu duce la pierderea auzului, ci la micorareaacuitii auditive, deoarece undele sonore se transmit direct la fereastra oval de la care ncepeurechea intern.

Rolul oscioarelor n urechea mijlocie este de a optimiza transmiterea convenabil ctre urecheaintern a puterii recepionate de timpan.

Unda ajuns la fereastra oval, se propag prin acesta n cohlee (melc), care selecteaz itraduce vibraia mecanic n impulsuri nervoase electrice.

b. Teste auditive (audiometria)

GeneralitatiTestul auditiv (audiometria) face parte din examinarea urechii si evalueaza capacitatea unei

persoane de a auzi, prin masurarea abilitatii sunetelor de a ajunge la creier. Sunetele sunt, de fapt,vibratii aflate in mediul inconjurator, de frecvente si intensitati diferite; aerul din canalele si oaselede la nivelul urechii si a craniului, ajuta aceste vibratii sa parcurga drumul dintre ureche si creier,unde sunt "auzite". Testele auditive determina prezenta hipoacuziei (scaderea capacitatii de a auzi),cat de severa este si care este cauza aparitiei acesteia. Testele auditive ajuta la determinarea feluluide hipoacuzie, prin masurarea capacitatii sunetelor de a ajunge in urechea interna prin canalulauditiv (aerul - conduce sunetele) si de a se transmite prin intermediul oaselor (oasele conducatoare de sunete). Majoritatea testelor auditive cer pacientului sa raspunda la o serie decuvinte spuse pe tonalitati diferite, dar sunt si teste auditive ce nu necesita raspuns.

Testele auditive sunt efectuate pentru:-screeningul sugarilor si copiilor pentru probleme auditive ce pot interfera cu abilitatea acestora

de a invata, vorbi sau de a intelege limbajul-screeningul copiilor si adolescentilor pentru a evidentia o posibila pierdere a auzului; auzul ar

trebui verificat la fiecare vizita la medic; la copii, un auz normal este important pentru o dezvoltarecorespunzatoare a vorbirii; o parte din problemele de vorbire, invatare sau de comportament alecopiilor, sunt determinate de tulburari ale auzului; Academia Americana de Pediatrie recomandaefectuarea unui test auditiv la varstele de 4, 12, 15 si 18 ani

-ca parte a examinarii fizice de rutina; in general, daca nu se suspecteaza o hipoacuzie, estesuficient numai testul in care se soptesc cuvintele

-a evalua o posibila pierderea a auzului la o persoana ce a observat o problema persistentaauditiva, la una sau la ambele urechi, sau care are dificultati de a intelege cuvintele dintr-oconversatie

-screeningul problemelor auditive al adultilor: deseori, este diagnosticata gresit o diminuare acapacitatii mentale la varstnici datorita hipoacuziei (de exemplu, daca o persoana pare sa nu ascultesau sa raspunda la o conversatie)

-screeningul persoanelor ce sunt supuse in mod repetat la zgomote intense sau care iau anumiteantibiotice, precum gentamicina

-determinarea tipului si gravitatii hipoacuziei (conductiva, neurosenzoriala sau ambele):

28


3/15

-in hipoacuzia conductiva, transmiterea sunetelor (conducerea) este blocata si nu poate trecespre urechea interna

-in hipoacuzia neurosenzoriala, sunetele ajung la nivelul urechii interne, dar o problema anervilor auditivi sau, mai rar, a creierului, impiedica auzul.

Consultul de specialitate

Pacientul ar trebui sa apeleze la medic daca:-a fost expus recent la un sunet puternic, care a determinat durere sau a fost expus la un zgomotce a dus la aparitia acufenelor (zgomote in urechi); inainte de efectuarea unui test auditiv trebuieevitate zgomotele puternice pentru aproximativ 16 ore

-ia sau a luat antibiotice ce pot determina afectarea auzului, precum gentamicina-are probleme in a auzi o conversatie normala sau a observat alte semne caracteristice

hipoacuziei-a avut recent o viroza respiratorie sau o infectie a urechii.

Pregatirea pentru testele auditiveInainte de a incepe un test auditiv, medicul va verifica daca exista si va indeparta cerumenul

(ceara) din canalul auditiv; acesta poate interfera cu abilitatea de a auzi tonuri si cuvinte in timpultestarii.In testul in care pacientul poarta casti, acesta va trebui sa-si indeparteze ochelarii, cerceii sauagrafele pentru par, deoarece impiedica pozitionarea corecta a acestora. Medicul va apasa pe urechi,pentru a determina daca presiunea exercitata de casti pe urechea externa determina inchidereacanalului auditiv. In acest caz, se va plasa, inainte de testare, un tub subtire de plastic care vamentine canalul auditiv deschis. Daca pacientul poarta o proteza auditiva, aceasta va trebuiindepartata inainte de testare. Inainte de efectuarea testului cu potentiale evocate auditive, urecheatrebuie spalata.

Mod de efectuareTestele auditive pot fi efectuate in laboratoare specializate, de catre un specialist (audiologist)

sau in cabinetul medical de la scoala sau de la locul de munca, de catre o asistenta medicala, unpsiholog, logoped sau de catre un tehnician. Testele auditive evalueaza pierderea auzului.

1. Testul cuvintelor soptiteIn testul cuvintelor soptite, medicul va cere pacientului sa-si acopere una din urechi cu degetul.

Apoi acesta se va pozitiona, intai la 30 de cm, apoi la 60 de cm in spatele pacientului si va sopti oserie de cuvinte. Pacientul trebuie sa repete cuvintele pe care le aude. Daca acesta nu percepecuvintele la o soptire usoara, medicul va rosti cuvintele din ce in ce mai tare, pana cand pacientul leva putea auzi. Fiecare ureche va fi testata separat.

2. Audiograma cu ton purAudiograma cu ton pur utilizeaza un aparat denumit audiometru, ce ruleaza o serie de tonuri

prin intermediul unor casti. Aceste tonuri variaza ca nivel (frecventa, masurata in Hertzi) si putere(intensitate, masurata in decibeli). Medicul va controla volumul tonului, reducand puterea pana candnu mai este auzit de catre pacient. Apoi va mari din nou puterea tonului, pana cand acesta va puteaauzi din nou. Pacientul va trebui sa semnalizeze prin ridicarea mainii sau prin apasarea unui buton,de fiecare data cand aude un ton, chiar si atunci cand acesta este foarte vag. Medicul va repeta decateva ori aceasta operatiune, folosind un ton cu o frecventa din ce in ce mai mare. Fiecare urecheeste testata separat. Apoi castile vor fi indepartate, iar pe osul din spatele urechii va fi plasat undispozitiv ce vibreaza. Pacientul va trebui sa semnalizeze de fiecare data cand aude un ton.

29


4/15

3. Testul diapazonuluiDiapazonul este un dispozitiv metalic, in forma de furculita, ce produce un ton atunci cand

vibreaza (Fig. 15). Medicul va lovi diapazonul pentru a-l face sa vibreze si sa emita, astfel, un ton.

Fig. 15. Diapazonul.

Acest test stabileste cat de bine circula sunetele prin ureche. In functie de cat de bine aude pacientulsunetele, medicul va stabilii daca exista o problema a nervilor sau de conducere a sunetelor catrenervi.

4. Testul de receptie a vorbirii si de recunoastere a cuvintelorTestul de receptie a vorbirii si de recunoastere a cuvintelor, masoara abilitatea de a auzi si de a

intelege o conversatie normala. In aceste teste, pacientul este rugat sa repete o serie de cuvintesimple, spuse la grade diferite de putere. Se mai poate efectua un test ce determina capacitateapacientului de a repeta o serie de cuvinte familiare, alcatuite din doua silabe. Acest test face

diferenta intre hipoacuzia de transmisie si cea neurosenzoriala.5. Evaluarea emisiei otoacusticeTestul emisiei otoacustice este folosit deseori pentru screeningul hipoacuziei la nou-nascuti.

Acesta este efectuat prin plasarea unui microfon mic in canalul auditiv extern al copilului. Sunetelesunt introduse apoi printr-o sonda mica si flexibila in urechea copilului. Microfonul detecteazaraspunsul urechii interne la sunete. Aceasta investigatie nu face, insa, diferenta intre hipoacuzia deconducere si ce neurosenzoriala (hipoacuzia de perceptie).

6. Audiograma cu potentiale evocatePentru audiograma cu potentiale evocate sunt plasati niste electrozi la nivelul pielii capului si pe

fiecare lob al urechii. Prin intermediul unor casti, sunt trimise zgomote asemanatoare unor clicuri sieste inregistrat raspunsul. Aceasta investigatie diagnosticheaza hipoacuzia neurosenzoriala.

In mod normal, aceste testari nu implica nici un disconfort.

c. Efectele biologice ale ultrasunetelor (US)

Studiul influemei ultrasunetelor asupra esuturilor organismului uman este mult ngreunat,datorit complexitii biochimice precum i a compoziiei esuturilor. Particularitile aciunii

30


5/15

ultrasunetelor asupra organismului, de exemplu, constau n efectele diferite asupra componenteloracestuia : proteine, lipide, enzime, vitamine etc. Modificri profunde ale acestor componente suntprentmpinate, n general, de aciunea protectoare a esuturilor.

S-a constatat experimental c iradierea cu US produce asupra muchilor diferitelor mamifere unefect termic, condiionat de gradul de absorbie, intensitatea i frecvena radiaiilor ultrasonore.

Se cunoate deja c iradiind cu US suspensii coloidale i diferite lichide, temperatura acestora

putea crete cu cteva grade/minut. Observaiile experimentale fcute asupra muchilor mamiferelorau artat c acetia se nclzesc la iradierea cu US, lucru explicabil dac ne gndim c n esutulanimal, se absoarbe o parte din energia acustic ce este transformat n energia termic a particulelorce compun esutul respectiv.

Pentru snge s-a ajuns la concluzia c energia acustic este absorbit n mare parte decomponentele albuminice i este folosit pentru modificarea structurii interne a moleculelor deserumalbumin, o albumin specific din plasma sanguin.

Se observ deci o variabilitate mare a coeficientului de absorbie de la un esut la altul, nspecial n acelea formate din straturi ce alterneaz, fiecare din ele avnd proprieti diferite (piele,grsime, muchi etc.).

S-a constatat n unele cazuri c tratarea cu ultrasunete poate conduce la schimbri ireversibile nesutul animal, de exemplu, a culorii, datorit modificrilor din proteinele globulare.

La intensiti mici se observ c fibrele musculare nu se rup n direcie longitudinal, ci doar sedistaneaz ntre ele, formnd spaii libere. n aceste condiii, undele ultrasonore produc doardereglri revesibile ale unitilor contractile (miofibrile) ale fibrelor musculare care, se pot amplificao dat cu creterea intensitii i duratei de ultrasonare.

La intensiti foarte mari se observ fenomene de rupere a esuturilor datorit unor procese decavitaie foarte intense (cavitaia este procesul de formare n interiorul corpului iradiat cu US a unorbule sau caviti vide sau umplute cu aer). Fenomenul de rupere, numit i cavitaie de esut, esteprovocat de faptul c rezistena la rupere a esuturilor musculare variaz n diferite direcii.

Dac structura esutului muscular este iradiat cu intensiti mici, nu se observ modificrihistologice, n timp ce n cazul intensitilor mari, seporduc dilatri mari ale fibrelor musculare. S-aconstatat c US au aciune de desfacere a fibrelor esuturilor conjunctive.

S-a pus problema determinrii timpului maxim de aciune a US asupra muchiului (experimenterealizate pe esuturi musculare animale), pn n momentul modificrilor ireversibile. Dinmsurtorile de temperatur cu ajutorul unor termocuple sensibile, s-a constatat c temperaturacorespunztoare timpului respectiv este de 80C.

Cldura degajat n esutul animal nu se distribuie n mode gal tuturor componenilor si iacesta din cauza selectivitii undelor ultrasonice n diferite medii. S-a remarcat, de exemplu, ocrtere considerabil a temperaturii la limita de separare a esutului osos de esutul muscular.Caracterul absorbiei US n esuturile animale este condiionat de coninutul n ligamente, muchi,cartilagii, fascii i de dispunerea lor n calea frontului de und.

n concluzie, cercetrile privind aciunea termic asupra esuturilor a US au artat c cel maibine se preteaz folosirea pentru tratamentul diferitelor afeciuni a US de joas frecven, aceastapermind o reducere a nclzirii esuturilor.

31


6/15

I.4.2. Elemente de optic biologic

a. Elemente de optic geometric

Dioptrul sferic

Numim dioptru suprafaa de separare dintre dou medii transparente cu indici de refraciediferii (ap aer, sticl aer etc.)n cazul n care suprafaa de separare dintre dou medii cu indici de refracie diferii este sferic

dioptrul este sferic. Elementele dioptrului sferic (Fig. 16) sunt: vrful V (punctul de intersecie alaxului optic principal cu suprafaa dioptrului), raza de curbur R i indicii de refracie ai celor doumedii transparente n i n.

Fig. 16. Formarea imaginii unui obiect PQ prin dioptrul sferic

Oglinzi sferice

O oglind sferic reprezint un dioptru n care cel de-al doilea mediu nu mai este transparent ciperfect reflecttor. Se definete focarul oglinzii (F n Fig. 17) ca fiind punctul n care se ntlnescrazele de lumin care cad pe suprafaa oglinzii venind de la infinit, paralel cu axul optic principal,dup reflexia pe oglind. Se poate demonstra c focarul unei oglinzi sferice se afl la jumtateadistanei dintre centrul oglinzii i vrful acesteia, prin urmare distana focal a oglinzii sferice esteegal cu jumtatea razei de curbur a acesteia.

Fig. 17. Focarul unei oglinzi sferice a) concave, b) convexe

32


7/15

n funcie de concavitatea oglinzilor, razele de lumin care cad pe oglind pot converge dupreflexie, caz n care oglinda se numete concav(Fig. 17a), sau pot s fie mprtiate, oglinda fiind, nacest caz, convex(Fig. 17b).

Fig. 18 Formarea imaginii unui obiect PQ ntr-o oglind concav; a) obiectul fiind situat n afara centrului

oglinzii, imaginea PQ este real, micorat i rsturnat; b) obiectul fiind situat ntre focar i vrf, imaginea final

este virtual, mrit i dreapt

Focarul unei oglinzi concave este real, iar cel al unei oglinzi convexe este virtual, aflndu-sela intersecia prelungirilor razelor de lumin.

Formarea imaginilor prin oglinzi se face innd cont de legile reflexiei. Astfel, pentruconstruirea imaginii unui obiect PQ printr-o oglind concav (Fig. 18 a) i b)) se urmresc paii:- se traseaz mersul razei care este reflectat de vrful Q al obiectului PQ, paralel cu axul opticprincipal; dup reflexia pe oglind aceast raz va trece prin focarul oglinzii;- raza care pleac din vrful Q orientat ctre centrul oglinzii se va reflecta pe acelai drum;- la intersecia celor dou raze se afl imaginea punctului Q, Q;- cobornd o perpendicular din punctul Q pe axul optic principal, se obine punctul P careconstituie imaginea punctului P;- imaginea final a obiectului PQ este segmentul PQ.

n mod similar se procedeaz pentru construcia unei imagini printr-o oglind convex (Fig. 19)

Fig. 19 Formarea imaginii unui obiect PQ ntr-o oglind convex; imaginea PQ este dreapt, virtual i

micorat.

Se observ c, n funcie de locul de plasare a obiectului n faa oglinzii, putemobine imagini reale sau virtuale, drepte sau rsturnate n oglinda concav, n timp ce,indiferent de poziia obiectului, oglinda convex formeaz doar imagini virtuale,drepte i micorate ale acestuia.

33


8/15

Utilizarea oglinzilor n medicin

Aparatele de cercetare, microscoapele, colorimetrele au oglinzi plane care aduc prin reflexielumina de la izvorul luminos n cmpul optic al aparatului.

n endoscopie se folosesc oglinzi plane pentru explorarea unor caviti ale corpului, caviticare au un orificiu de comunicare cu exteriorul. Endoscoapele pot fi cu iluminare intern sau

extern. n Fig. 20 este desenat schema unui uretroscop cu iluminare exterioar. El este compusdintr-o sond S, o lamp electric cu incandescen L, un sistem optic A care cuprinde o oglindplan m, perforat la mijloc. Lumina trimis de lampa L se reflect n oglinda m i este trimis nuretr, iar examinarea se face prin sistemul optic, care apropie imaginea fr s o mreasc.

Fig.20. Uretroscop cu iluminare exterioara.

Un endoscop utilizat la examinarea vezicii este cistoscopul, la care se ntrebuineaz iluminareaintern. Cistoscopul (Fig. 21) este o sond care are o regiune curbat spre extremitatea ce ptrunden vezic i un sistem de oglinzi care aduce imaginea la ochiul observatorului.

Oglinda stomatologic este o oglind concav, cu aceasta se privete n partea posterioar adinilor, imaginea final fiind virtual, mrit i dreapt.

Fig. 21 Cistoscop.

n oto-rino-laringologie (ORL) se folosete mult oglinda frontal care primete lumin de la unbec electric care concentreaz lumina asupra regiunii de examinat. Pentru examinarea laringelui seintroduce n gur aa-numita oglind laringoscopic (Fig. 22), aflat la captul unei tije metalice.

Fig. 22 Oglinda laringoscopica.

34


9/15

Dnd oglinzii frontale i oglinzii laringoscopice direcii convenabile se poate obine o iluminarecorespunztoare a corzilor vocale i se poate vedea imaginea lor n oglinda laringoscopic.

Lentile. Formarea imaginilor in lentile.

Lentilele:

Piese din material optic transparent mrginite de suprafee sferice.Clasificare:- n funcie de modul cum sunt fabricate pot fi cu ambele suprafee sferice sau cu o suprafa sfericsi una plana.- n funcie de modul n care sunt deviate razele luminoase de care sunt traversate, lentilele se mpartn lentile convergente i divergente.

Fig. 23. Tipuri de lentile.

Lentilele convergente sunt mai groase la mijloc dect la margini, iar un fascicul de raze paralele cetraverseaz lentila, devine convergent spre un punct denumit focar (n acest caz real) (Fig. 24).

Fig. 24. Traiectoria unui fascicul de raze ce traverseaz o lentil convergent.

Lentilele divergente sunt mai subiri la mijloc dect la margini, iar un fascicul de raze paralele cetraverseaza lentila, devine divergent dinspre un punct denumit focar imagine (n acest caz virtual)(Fig. 25).

Fig. 25. Traiectoria unui fascicul de raze ce traverseaz o lentil divergent.

35


10/15

Distana focal

Este marimea fizic ce caracterizeaza o lentila. Notat de obicei cu f (Fig. 25 i 26). Reprezint distana, pravazut cu semn, dintre lentil i focarul imagine (Fig. 25 i 26). Lentilele convergente au o distana focal pozitiv (de ex. f = +10 cm). Lentilele divergente au o distana focal negativ (de ex. f = -15 cm).

Obinerea imaginilor prin lentile

Pentru a construi mersul razelor de lumin printr-o lentil convergent putem desena mersul adou raze reflectate de vrful obiectului: raza care trece nedeviat prin centrul optic al lentilei i razacare cade pe lentil paralel cu axul optic principal (aceasta se va refracta prin focar).

Fig. 27 Formarea imaginii prin lentila convergent cnd obiectul este situat la 2f

n figurile 27 31 sunt reprezentate imaginile unui obiect situat la distane diferite de o lentilconvergent. Se observ c imaginea este real (se afl la intersecia rezelor de lumin i poate ficaptat pe un ecran) dac obiectul este situat la o distan mai mare dect distana focal fa delentil.

Fig. 28 Formarea imaginii prin lentila convergent cnd obiectul este situat la - .

Fig. 29 Formarea imaginii prin lentila convergent cnd obiectul este situat la f.

36


11/15

Fig. 30 Formarea imaginii prin lentila convergent cnd obiectul este situat ntre 2f i f.

Fig. 31 Formarea imaginii prin lentila convergent cnd obiectul este situat ntre f i vrf.

n cazul n care obiectul este situat ntre focar i centrul lentilei imaginea devine virtual (aflatla interesecia prelungirilor razelor de lumin, nu poate fi captat pe un ecran)

Lentile divergente dau imagini virtuale ale obiectelor reale, indiferent de poziia acestora fa delentil (Fig. 32).

Fig. 32 Formarea imaginii prin lentila divergent.Concluzii

O lentil divergent d ntotdeauna imagini virtuale, drepte i mai mici decit obiectele. O lentil convergent d imagine virtual mai mare dect obiectul situat ntre focar i lentil. Daca obiectul este situat ntre focar i dublul distanei focale ale unei lentile convergente imagineaobinut este real, rasturnat i mai mare dect obiectul. Pentru obiecte deprtate de lentila convergent (dincolo de dublul distanei focale) imaginea carese obtine este real, rasturnat i mai mic dect obiectul.

37


12/15

b. Elemente de biofizica analizatorului vizual

Analizorul vizual este un sistem de comunicare a organismului cu lumea nconjurtoare care permite recepionarea, analiza i traducerea n impuls nervos a informaiilor privind forma,dimensiunile, poziia, micarea, culoarea obiectelor acesteia. Semnalul fizic ce poate fi recepionatde ctre analizorul vizual este radiaia electromagnetic cu lungimea de und cuprins ntre 400 -

750 nm.Elementele principale ale analizorului vizual: ochi, traiectele nervoase aferente i eferente, staiide prelucrare intermediare i proiecia cortical. n cele ce urmeaz va fi abordat numai segmentalperiferic ochiul.

Structura ochiului

Form globular cu diametrul de cca. 2,5 cm. n ordine, antero-posterior, elementele ochiuluisunt:

- corneea (transparent)- sclerotica (esut opac, fibros i elastic)- camera anterioar cu umoarea apoas- irisul (diafragm inelar pigmentat)- cristalinul (lentil transparent)- camera posterioar cu umoarea vitroas- retina (cu foveea, pata galben i papila)- coroida (esut puternic pigmentat care absoarbe lumina parazit, mpiedicnd difuzia acesteia)Muchii ciliari (fibre radiare i circulare) i zonula lui Zinn (ligament inelar legat de sclerotic,

alctuit din fibre elastice) permit modificrile convergenei cristalinului. Zonula menine cristalinuln poziia sa n stare de tensiune mecanic. Muchii ciliari pot elibera, prin contracie, cristalinul desub tensiunea zonulei.

Studiul ochiului din punct de vedere al opticii geometrice

1. Adaptarea la luminIrisul diafragm care limiteaz fluxul luminos ce cade pe retin i care micoreaz aberaiile

cromatice i de sfericitate produse de lentilele ochiului. Cnd luminozitatea este slab, fibrele radialeale irisului se contract (midriaz), diametrul pupilei crete. La iluminare excesiv, fibrele circulareale irisului micoreaz pupila (mioz). Acest fenomen se numete adaptare la lumin.

2. Acomodareantr-un ochi normal, imaginea unor obiecte foarte ndeprtate se formeaz pe retin. Dac

obiectele sunt situate la o distan mai mic de 6 m de ochi, imaginea lor s-ar forma n spatele retineidac cristalinul nu s-ar bomba mrindu-i convergena. Pentru ca imaginea s fie clar, ea trebuie sse formeze pe retin. Aceasta se realizeaz astfel: cristalinul este nconjurat de un ligament circular,zonula lui Zinn, pe care se afl nserai muchii ciliari circulari i radiari. La contracia fibrelorcirculare, zonula se relaxeaz i cristalinul iese de sub tensiune, bombndu-se sub efectul proprieielasticiti. Convergena sa va crete i imaginea se formeaz mai aproape de centrul optic (mai nfa, deci pe retin). Invers, la contracia fibrelor radiare, zonula este din nou pus sub tensiune,cristalinul se subiaz i i micoreaz convergena. n acest fel se realizeaz acomodarea.

Vederea clar se realizeaz ntre dou puncte:punctum proximum pp- i punctum remotum pr-. Pp cel mai apropiat, vzut clar cu acomodare maxim. Pr cel mai deprtat, vzut clar fracomodare. La ochiul normal (emetrop) pp = 25 cm, pr.

38


13/15

Defectele geometrice ale vederii (ametropiile)

- defecte axiale (dimensiunile globului ocular)- defecte de curbur (forma dioptrilor)- defecte de indice (indicii de refracie ai mediilor transparente)- defecte de elasticitate (proprietile mecanice ale cristalinului)

1. MiopiaMiopia axial cea mai frecvent. Axul anteroposterior este mai lung, imaginea se formeaz

naintea retinei. Pp i pr se afl mai aproape de ochi. Se corecteaz cu lentile divergente. Miopia decurbur curbura cristalinului este mai mare, convergena va fi mrit (de obicei este legat deoboseal). Miopia de indice crete indicele de refracie datorit creterii concentraiei saline nstri patologice.

2. HipermetropiaImaginea se formeaz n spatele retinei, pp se afl mai departe. Hipermetropia axial ax

anteroposterior mai scurt. Hipermetropia de curbur cristalin mai alungit. Cristalinul trebuie s se bombeze n permanen pentru a aduce imaginea pe retin. Corectarea se face cu lentileconvergente.

3. PresbiopiaEste o ametropie de elasticitate care apare, n general, dup vrsta de 40 de ani. Bombarea se

face mai dificil. Se folosesc lentile convergente pentru a vedea obiectele apropiate.

4. AstigmatismulAmetropie de curbur. Razele de curbur ale dioptrilor nu sunt egale de la un meridian la altul

al dioptrilor (mai ales pentru cornee). Forma dioptrilor nu mai este sferic. Corectarea se face cuajutorul lentilelor cilindrice.

5. StrabismulEste un defect ce const n aceea c axele ochilor nu sunt paralele ntre ele, ci se intersecteaz.

Aceasta se datoreaz tulburrii de coordonare a musculaturii oculare extrinseci. Cel mai frecventeste strabismul convergent. n acest caz axele optice sunt deviate nuntru (nspre interior).Strabismul divergent se manifest prin devierea nspre exterior a axelor optice ale globilor oculari.

6. Afakia (din grecete a nseamn absen iphakos = lentil)Const n faptul c ochiului i lipsete cristalinul, fie congenital, fie datorit altor cauze.

Extragerea cristalinului este o operaie chirurgical curent la subiecii atini de cataract, maladiecaracterizat prin opacifierea prii anterioare a globului ocular, n special a cristalinului. Cataractapoate fi senil, dar diabetul, albuminuria i manipularea anumitor substane predispun la cataract.

Corectarea acestei anomalii const n nlocuirea cristalinului absent sau extras printr-o lentilmenisc convergent plasat n locul cristalinului extras.

Biofizica recepiei vizuale

1. Structura retineiDup ce strbat mediile transparente ale ochiului, razele luminoase care provin de la diferitele

obiecte ale mediului nconjurtor cad pe retin, structur complex avnd o suprafa de cca 2 cm 2 igrosimea de 350 m. Cele 5 tipuri de celule prezente n retin i dispuse n straturi succesive sunt:

39


14/15

Celulele epiteliului pigmentar - alctuiesc stratul distal format dintr-un singur ir de celuleepiteliale. Conin un pigment melanina- care absoarbe lumina (pentru a evita difuzia).

Stratul urmtor: cel al celulelor fotoreceptoare, celulele cu conuri i bastonae, care coninpigmenii fotosensibili. Celulele fotoreceptoare sunt orientate cu extremitatea fotosensibil nsprecoroid, fiind parial ngropate n epiteliul pigmentar. Repartiia lor n retin nu este uniform. nfovee se afl numai celule cu conuri, n timp ce densitatea celulelor cu bastonae crete nspre

periferie. n fovee celulele sunt mai expuse luminii prin scderea densitii straturilor anterioare. npata oarb, pe unde ies fibrele nervului optic, celulele fotoreceptoare lipsesc complet.Urmeaz stratul de celule orizontale, care fac sinaps cu celulele fotoreceptoare (6-50 celule

fotoreceptoare).Celulele bipolare alctuind primul strat al neuronilor vizuali (de aceea retina poate fi

considerat o poriune de creier periferic)(se mai numesc i neuroni bipolari) realizeaz legturintre celulele receptoare i cele ganglionare. n zona foveal corespondena este biunivoc. fiecarecon realizeaz legturi sinaptice cu o bipolar i fiecare bipolar cu o ganglionar. Fiecareganglionar primete astfel informaii de la un singur con. Spre periferia foveei i n afara acesteia,mai multe celule receptoare realizeaz conexiuni sinaptice cu o bipolar i mai multe bipolare trimitinformaii unei singure ganglionare.

Celulele amacrine realizeaz conexiuni ntre neuronii bipolari, la fel cum celulele orizontaleinterconecteaz celulele fotoreceptoare. Sunt lipsite de axon i trimit informaii dinspre centru spreperiferie.

Ultimul strat celulele ganglionare fac sinaps cu cele bipolare, iar axonii lor alctuiescnervul optic. Pata oarb (papila) - lipsit de celule fotoreceptoare- locul n care nervul optic sendreapt spre corpii geniculai laterali, dup ce strabate nveliul globului ocular.

2. Structura i funcia celulelor fotoreceptoareCelulele fotoreceptoare realizeaz funcia de de traducere a semnalului vizual radiaia

electromagnetic din domeniul vizibil- n semnal electric.Celula cu bastona este alctuit din dou pri: segmentul extern (SEB), sub form alungit,

cilindric, de bastona, i segmentul intern(SIB). Segmentul extern este fotoreceptorul propriu-zis,cel intern are rol metabolic. Bastonaele asigur vederea scotopic(la lumin crepuscular) avnd omare sensibilitate. SEB are o structur special, coninnd un mare numr de discuri membranare(pn la 2000) suprapuse. Membrana discurilor este format din subuniti membranare (cca 5 nmdiametru) n centrul crora se gsete pigmentul fotosensibil rodopsina (107-108

molecule/bastona). Rodopsina protein transmembranar care traverseaz membrana de 7 ori (- helixuri) este alctuit din opsin(partea proteic) i cromoforul retinal(aldehida vitaminei A,partea prostetic). Membrana bastonaului conine numeroase canale de Na i Ca, astfel nct, lantuneric, exist un influx pasiv de Na i Ca (curent de ntuneric) (10-15% Ca). n ntunericmembrana este polarizat negativ (-20 - -40 mV). Ionii de Na intr n celulele fotoreceptoare princanale, dar nu se acumuleaz deoarece sunt evacuai pe msur ce intr de ctre pompele ionice dinSIB. Ca este evacuat printr-un mecanism antiport 3Na/1Ca n SEB. Curentul de Na (Ca) reprezintcurentul de ntuneric.

n urma fotoexcitrii i activrii rodopsinei, se nchid canalele de Na (Ca), curentul de ntunericdispare i membrana se hiperpolarizeaz. Potenialul celular poate ajunge la 80 mV, depinznd deintensitatea luminii. Variaia de potenial declaneaz excitaia neuronilor bipolari, astfel nctpotenialele de aciune aprute n acetia ajung n final la sinapsa cu neuronul ganglionar pe care-lexcit. De la neuronul ganglionar vor porni trenuri de poteniale de aciune tot sau nimic care, pecalea nervului optic, ajung n corpii geniculai i apoi n scoara cerebral (scizura calcarin) undeproduc senzaia vizual. Bastonaele au o sensibilitate foarte mare: un singur foton poate duce la

40


15/15

blocarea intrrii n celul a 106 sarcini pozitive amplificare de putere. Fotonul este doar trigger(declanator), restul se datoreaz energiei proceselor metabolice.

Celulele cu conuri permit perceperea culorilor (vedere fotopic diurn). Ele sunt activate ncondiii de luminozitate accentuat au un prag crescut de activare. Au forma de con , iar n loc dediscuri au o membran faldurat. Pigmentul fotosensibil al conurilor este iodopsina. S-au identificattrei tipuri de conuri, cu sensibilitate cromatic diferit i care conin trei tipuri de pigmeni

iodopsinici: eritrolab ( -570 nm), clorolab ( -535 nm) i cianolab ( - 445 nm). Acestea suntvalorile n cazul retinei umane. Ele difer de la o specie la alta.

3. DiscromatopsiileSunt alterri congenitale ale senzaiei cromatice.Acromatopsia lipsa percepiei culorilor (lipsa conurilor).Dicromazia perceperea a dou culori: protanopie lipsete roul, deuteranopie lipsete

verdele, tritanopie lipsete albastrul.Existena celor trei tipuri de conuri vine n sprijinul teoriei tricromatice a vederii colorate

(Young, Maxwell, Helmholtz) conform creia orice culoare se poate obine prin combinarea a treiculori. Matematic:

C = xR + yV + zAx, y, z coeficieni cromatici (proporia fiecrei culori).Daltonismul. Exist cazuri patologice de ochi uman manifestate prin incapacitatea congenital

de a percepe difereniat culorile. n cele mai multe cazuri ochiul nu poate recunoate culoarea roiesau verde, sau ambele culori (5% din populaie).

41

Documents

Curs - Partea II