视力障碍辅助技术
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第一节 眼的解剖与生理

眼,即视觉器官,是人类最主要的感觉器官之一,能够接受外部的光刺激,并将其转换为电信号,形成神经冲动,传送到大脑中枢,引起视觉。人类摄取的信息80%~83%是由眼来完成,人的视觉对于工作、学习和生活的影响巨大,眼病及大脑神经通路的病变导致的视力障碍,都会给个人和社会造成巨大的负面影响。

眼包含眼球、视路和眼附属器三部分。

一、眼球

眼球包括眼球壁和眼内容物,见图1-1-1。

图1-1-1 眼球的结构

(一)眼球壁

眼球壁分为三层,外层为纤维膜,中层为葡萄膜,内层为视网膜。如图1-1-2所示。

图1-1-2 眼的解剖

1.纤维膜 由角膜和巩膜构成。

(1)角膜:位于眼球前部,纤维壁前1/6,横径约11.5~12mm,垂直径约10.5~11mm。角膜曲率半径的前表面约为7.8mm,后表面约为6.8mm。角膜厚度中央部约0.5~0.55mm,周边部约1mm。角膜透明,无血管,有丰富的感觉神经丛。

组织学上分为上皮细胞层、前弹力层、基质层(占角膜厚度90%)、后弹力层、内皮细胞层,共5层,营养来源主要依靠角膜缘血管网和房水。角膜是主要的屈光间质,屈光度为43~44D,占眼球总屈光力的3/4。角膜在一定程度上起到保护作用,是光线进入眼球的第一道关口。角膜前的泪液膜,可防止角膜干燥和角化,保持角膜光滑、潮湿和良好的光学性能。

(2)巩膜:质地坚韧,不透明呈乳白色,俗称“眼白”,由致密相互交错的纤维组成,前接角膜,后部与视神经交接处巩膜分内外两层,外2/3移行于视神经鞘膜,内1/3呈网眼状,称巩膜筛板,视神经纤维束由此处穿出眼球。巩膜厚度各处不同,眼外肌附着处最薄(约0.3mm),视神经周围最厚(约1.0mm)。

组织学上分为表层、实质层和棕黑层,表层巩膜有致密的血管结缔组织,角膜缘后的区域有巩膜内血管丛(房水静脉)。此外贯通巩膜全层的巩膜导血管内有动脉、静脉和神经通过。其余巩膜几乎无血管。角巩膜缘是角膜与巩膜的移行区,由透明的角膜嵌入不透明的巩膜内,并逐渐过渡到巩膜。巩膜主要起保护眼球,维持眼球形状和保护眼球内容物的作用。角巩膜缘是房水排出的主要通道,又是许多内眼手术切口的标志部位。

2.葡萄膜 由虹膜、睫状体和脉络膜构成。

(1)虹膜:多呈圆盘状,位于角膜后、晶状体前,将眼球前部腔隙分隔成前房和后房。虹膜颜色因种族不同而异,我国人多呈棕褐色。虹膜中央有一直径为2.5~4.0mm的圆孔,称瞳孔。虹膜内有环形瞳孔括约肌和放射状瞳孔开大肌,受神经支配调节瞳孔大小。虹膜的主要功能是:①根据外界光线的强弱,通过瞳孔反射通路使瞳孔扩大或缩小,调节进入眼内的光线,保证视网膜成像清晰。②虹膜组织血管丰富且密布三叉神经等神经纤维网,在炎症反应时反应严重且伴有剧烈的眼部疼痛。

(2)睫状体:呈环状带,宽6mm,自虹膜根部延伸至脉络膜前缘,横切面呈三角形,靠近虹膜根部呈凸起状,称睫状冠,宽2mm,表面有白色辐射状隆起,称睫状突。后部平滑,称睫状环。睫状肌的环形纤维舒缩对晶状体的凸度起着调节作用,其内有睫状肌,收缩时悬韧带松弛,晶状体借本身的弹性增加凸度,加大屈光力,使视近物清晰。

睫状体主要由睫状肌和睫状上皮细胞组成。睫状肌由外侧的纵行、中间的放射状和内侧的环形三组肌纤维构成,纵行肌纤维向前分布可达小粱网。睫状肌是平滑肌,受副交感神经支配。睫状上皮细胞层由外层的色素上皮和内层的无色素上皮二层细胞组成。

(3)脉络膜:位于巩膜内侧面,前接睫状体的锯齿缘,后止于视盘周围,介于视网膜与巩膜之间,其内面覆盖视网膜。脉络膜组织由外向内分为脉络膜上层、血管层和玻璃膜层。脉络膜有丰富的血管和色素细胞,起营养眼内组织和遮光作用。其血管多、血容量大,为视网膜外层和黄斑区提供血液。

3.视网膜 为眼球壁的最内层,外附脉络膜,内邻玻璃体,是形成视觉信息的第一站。

视网膜细胞和组织由外向内可分为10层,依次为:色素上皮层、视细胞层、外界膜、外核层、外丛状层、内核层、内丛状层、神经节细胞层、神经纤维层、内界膜。视网膜是由三级神经元构成。第一级神经元为光感受器细胞,分视锥细胞、视杆细胞两种。第二级神经元为双极细胞,起联络第一级和第三级神经元的作用。第三级神经元为神经节细胞,其轴突向视盘汇集,形成视神经,起传导神经冲动作用。视网膜的中央,相当于眼球后极部,为黄斑区,主要为视锥细胞聚集;周边视网膜主要为视杆细胞。视锥细胞主司昼光觉,色觉、光敏感性差,但视敏度、空间分辨高,视杆细胞对微弱光线更敏感,与暗适应能力相关。黄斑鼻侧3mm处有一淡红色圆形区,是神经节细胞轴突汇集成视神经穿出眼球处,称视盘,又称视乳头。视盘直径约1.5mm,中央漏斗状凹陷称视杯(生理凹陷)。

视网膜的主要功能是:①视觉:视网膜内的视觉信息以光感受器、双极细胞和神经节细胞三个神经元进行传递,最后由神经纤维沿视路将视信息传递至视觉中枢。②视杆细胞主司暗视觉及暗适应。③视锥细胞主司明视觉及明适应。④色觉:视网膜感受、辨识不同波长光。⑤形觉:识别出由两个或多个分开的不同空间来的刺激。

(二)眼的内容物

眼的内容物包含房水、晶状体和玻璃体。

1.房水 无色透明的液体,占眼内容积的4%,是经由睫状突上皮产生进入后房,经瞳孔流入前房,再经前房角、小粱网流入巩膜静脉窦(Schlemm管)、集液管和巩膜内静脉(房水静脉),最后经睫状前静脉进入血液循环。它能够营养角膜、晶状体、玻璃体和维持眼压,同时也是屈光介质之一。

2.晶状体 呈双凸透镜状,无色透明,有弹性,位于瞳孔和虹膜之后、玻璃体前方,借悬韧带与睫状体相连而固定其位置,由晶状体囊、晶状体纤维组成,外面有晶状体囊。直径约9~10mm,厚约4~5mm。老年时由于睫状肌功能减弱,晶状体弹性下降,视近物时调节力下降,事物不清,出现老视(即老花);晶状体混浊时称白内障。

晶状体的主要功能是:①眼球屈光系统的重要组成部分,屈光指数为1.44。②调节功能:视近物时,睫状肌收缩,悬韧带放松,弹性变凸,折光力加强;视远物时则相反。③过滤紫外线,避免视网膜遭受损伤。

3.玻璃体 是一种透明凝胶,位于眼球的玻璃体腔内,占眼球内容积的4/5,约4.5mL。表面为玻璃体囊,前面与晶状体后面吻合,后面与整个视网膜紧密接触。玻璃体和房水一样是屈光间质之一,同时也有支撑视网膜、保持眼球形态和维持眼内压的功能。当玻璃体支持作用减弱或出现浑浊牵拉时,容易造成视网膜剥离。

先天性的眼球异常常合并有遗传性的解剖结构改变,导致先天性白内障、先天性无虹膜等引起视力障碍的疾病。角膜、房水、晶状体及玻璃体等屈光间质透明度的改变,直接导致视力下降。

二、视路

视路由视网膜光感受器起至大脑枕叶皮质的视觉中枢为止的整个视觉传导路径。临床上通常指从视神经开始,经视交叉、视束、外侧膝状体、视放射到枕叶视觉中枢的神经传导通路,如图1-1-3。

图1-1-3 视路

1.视神经 是中枢神经系统的一部分。从视盘起至视交叉前脚这段神经称视神经,全长约40mm。按其部位划分为:眼内段、眶内段、管内段和颅内段四部分。

(1)眼内段:通常称视神经乳头,是从视盘开始,约100万~120万个神经节细胞轴突组成的神经纤维,成束穿过巩膜筛板出眼球,长约1mm。可分四部分:神经纤维层、筛板前层、筛板和筛板后区。临床上可从眼底视见神经纤维层(橙红色)、筛板前层中央部分(杯凹),有时可见到视杯底部的小灰点状筛孔,即筛板。筛板前的神经纤维无髓鞘(直径1.5mm),筛板以后开始有髓鞘包裹(直径3.0mm)。眼内段视神经血供来自视网膜动脉分支和睫状后短动脉分支。

(2)眶内段:长约25mm,位于肌锥内,较眼球后部至视神经孔的距离(18mm)要长,以利于眼球转动。视神经外由视神经鞘膜包裹,此鞘膜是三层脑膜的延续。鞘膜间隙与颅内同名间隙连通,有脑脊液填充。在距眼球10~15mm处盘斑束逐渐转入视神经的中轴部,来自视网膜其他部位的纤维,仍位于视神经的相应部位。眶内段视神经血供主要来自眼动脉分支和视网膜中央动脉分支。

(3)管内段:即视神经通过颅骨视神经管的部分,长4~9mm。鞘膜与骨膜紧密相连,以固定视神经。此段与眼动脉伴行并由其供血,神经纤维排列不变。

(4)颅内段:为视神经出视神经骨管后进入颅内到达视交叉前脚的部分,约为10mm,直径4~7mm。颈内动脉和眼动脉供血。

2.视交叉 是两侧视神经交汇处,呈长方形,横径约为12mm,前后径8mm,厚4mm的神经组织。此处的神经纤维分二组,来自两眼视网膜的鼻侧纤维交叉至对侧和来自颞侧的纤维不交叉。黄斑部纤维占据视神经和视交叉中轴部的80%~90%,亦分成交叉纤维和不交叉纤维。

视交叉与周围组织的解剖关系:前上方为大脑前动脉及前交通动脉,两侧为颈内动脉,下方为脑垂体,后上方为第三脑室。这些部位的病变可侵及视交叉而表现为特征性的视野损害。

3.视束 为视神经纤维经视交叉后位置重新排列的一段神经束。离开视交叉后分为二束绕大脑脚至外侧膝状体。来自下半部视网膜的神经纤维(包括交叉的和不交叉的)位于视束的外侧,来自上半部视网膜的神经纤维(包括交叉的和不交叉的)位于视束的内侧,黄斑部神经纤维起初位于中央,以后移向视束的背外侧。

4.外侧膝状体 位于大脑脚外侧,卵圆形,由视网膜神经节细胞发出的神经纤维约70%在此与外侧膝状体的节细胞形成突触,换神经元(视路的第四级神经元)后再进入视放射。在外侧膝状体中,灰质和白质交替排列,白质将灰质细胞分为6层,由对侧视网膜而来的交叉纤维止于第1、4、6层,由同侧视网膜而来的不交叉纤维止于第2、3、5层。

5.视放射 是联系外侧膝状体和枕叶皮质的神经纤维结构。换元后的神经纤维通过内囊和豆状核的后下方呈扇形散开,分成背侧、外侧及腹侧三束,绕侧脑室颞侧角形成Meyer襻,到达枕叶。

6.视皮质 位于大脑枕叶皮质相当于Brodmann分区的17、18、19区,即距状裂上、下唇和枕叶纹状区,是大脑皮质中最薄的区域。每侧与双眼同侧一半的视网膜相关联,如左侧视皮质与左眼颞侧和右眼鼻侧视网膜相关联。视网膜上部的神经纤维终止于距状裂上唇,下部的纤维终止于下唇,黄斑部纤维终止于枕叶纹状区后极部。交叉纤维在深内颗粒层,不交叉纤维在浅内颗粒层。

由于视觉纤维在视路各段排列不同,所以在神经系统某部位发生病变或损害时对视觉纤维的损害各异,表现为特定的视野异常。因此,检出这些视野缺损的特征性改变,对中枢神经系统病变的定位诊断具有重要意义。

三、眼的附属器

眼的附属器是支持和保护眼球,以及使眼球运动的一些组织器官结构,包括眼眶、眼睑、结膜、泪器和眼外肌。

(一)眼眶

眼眶是由额骨、蝶骨、筛骨、腭骨、泪骨、上颌骨和颧骨七块颅骨组成,容纳眼球、眼肌、血管、神经、泪腺、脂肪、筋膜等的四边锥形骨窝,见图1-1-4。眼眶与额窦、筛窦、上颌窦、蝶窦相邻,眶尖有一孔二裂,内有视神经、动眼神经、滑车神经、外展神经、三叉神经、眼动脉和眼静脉通过。成人眶深为40~50mm,容积为25~28mL,新生儿的眼眶体积较小,7岁末发育接近完成,由于鼻旁窦发育较晚,8岁到青春期前后,眼眶在颜面的位置还受鼻旁窦发育的影响。部分先天性眼病的视障人士由于眼球未正常发育或小眼球,而导致青春期后眼眶畸形。眼眶的主要功能是保护眼球,缓冲外界的冲击。眼眶有四个壁:上壁、下壁、内侧壁、外侧壁,眼眶外壁较厚,其前缘稍偏后,眼球暴露较多,有利外侧视野开阔,但是这也增加了外伤机会,其他三壁骨质较薄,易受外力作用而发生骨折。此外,眶外上角有泪腺窝;内上角有滑车窝;内侧壁前下方有泪囊窝,泪囊窝前缘为泪前嵴,为泪囊手术的重要解剖标志。

图1-1-4 眼眶

眶内在眼球、眼外肌、泪腺、血管、神经和筋膜等组织间有脂肪填充、起软垫作用,眶内无淋巴结。眼眶前部有一弹性的结缔组织膜,连接眶骨和睑板,与眼睑形成隔障,称眶隔。

眼眶病常包括有先天性的眼眶疾病、眼眶肿瘤、眼眶炎症、眼眶外伤和眼眶血管性疾病,全身性疾病合并眼眶病。这些眼眶病常导致眼球及视神经挤压、浸润和损伤,最后可以引起视力障碍。

(二)眼睑

眼睑位于眼眶前部,是覆盖在眼球表面的软组织,分为上睑、下睑,具有遮光、保护眼球的作用,见图1-1-5。上、下睑缘间的裂隙称为睑裂,正常平视时,睑裂高度约为8mm,上睑遮盖角膜上部1~2mm,其内外连接处分别称为内眦和外眦。内眦处有一个小的肉样隆起称为泪阜,上下睑缘和内侧端各有一乳头状突起,其上有一个点称为泪小点,瞬目(即眨眼)时使泪液均匀涂布眼表,使角膜保持光泽、湿润,可以清除结膜囊内的灰尘和细菌。眼睑从外向内分五层:皮肤层、皮下组织层、肌层、睑板层、结膜层。

图1-1-5 眼睑

睫毛从上下睫毛的前唇长出,是2~3排粗杆短毛,上睑睫毛比下睑多,约100~150根,长度为8~12mm。下睑睫毛数约50~70根,长度为6~8mm。闭眼时,上下睑睫毛不交织。通常儿童时期睫毛较长,弯曲度也稍大。人的一生中睫毛不断更新,一般寿命为3~5个月。拔除的睫毛于1周后重新长出,10周可以达到原来的长度。

睫毛有保护作用。上下睑缘睫毛似排排卫士,排列在睑裂边缘,是眼睛的第二道防线,若有尘埃等异物碰到睫毛,眼睑会反射性地合上,以保护眼球不受外来的侵犯,有遮光、防止异物进入眼内和对眼球进行保护的作用,睫毛还能防止紫外线对眼睛的伤害。

部分视障人士用眼不卫生,常合并有眼睑的炎症,引起眼异物感及麦粒肿、霰粒种等。

(三)结膜

结膜是一层薄而半透明的黏膜,柔软光滑而富有弹性,血管丰富,覆盖于睑板和巩膜表面,见图1-1-6。可分为三部分:

图1-1-6 结膜

1.睑结膜 透明而光滑,紧贴于睑板内面,与睑板紧密粘连,不能被推动,正常情况下可见小血管走行和透明部分睑板腺管。

2.球结膜 覆盖于眼球前部巩膜表面,于角膜缘部移行为角膜上皮,容易推动。

3.穹隆结膜 为球结膜和睑结膜的移行部分,组织松动,多皱褶,便于眼球移动。

结膜的杯状细胞、副泪腺能分泌黏蛋白与水样液,参与泪膜的组成,润滑眼球表面,以减少结膜与角膜的摩擦。

结膜病是眼科最常见的疾病之一,常与其他眼病合并发生。视障人士用眼不卫生可引起细菌性结膜炎、病毒性结膜炎,出现眼红、分泌物增多,影响日常生活。

(四)泪器

泪器包括泪腺和泪道两部分:泪腺位于眼眶外上方的泪腺窝内,泪道由上下泪小点、上下泪小管、泪囊和鼻泪管构成,见图1-1-7。泪液为弱碱性透明液体,由水、蛋白质、无机盐、免疫球蛋白、溶菌酶、补体系统、β溶素及乳铁蛋白构成,由泪腺产生后经泪小点、泪小管达泪囊,再经鼻泪管入下鼻道。泪液有着很大的功能:①保护作用,当外界刺激侵入眼部时,眼球反射性地分泌大量泪液,起到冲洗眼球表面、稀释刺激物的作用,从而使角膜、结膜免受损伤。②提高角膜的光学性能,在角膜表面形成平滑的泪液薄膜,使角膜表面平整光滑,减少散光,同时,角膜上皮借薄膜进行氧的交换。③杀灭病菌的能力,泪液中的溶菌酶和免疫球蛋白能消灭或抑制从空气中侵入结膜内的病原微生物。

图1-1-7 泪器

泪器病虽然不会严重影响视力,但对于眼睛存在细菌感染的威胁,而且会由于溢泪而影响生活质量。

(五)眼外肌

眼外肌是附着于眼球外部的肌肉,与眼内肌(睫状肌、瞳孔开大肌和瞳孔括约肌)相对的名称,是使眼球运动的肌肉,每眼各有6条,按其走行方向分直肌和斜肌。直肌4条即上、下、内、外直肌,它们均起自眶尖部视神经孔周围的总腱环,向前展开越过眼球赤道部,分别附着于眼球前部的巩膜上。斜肌2条是上斜肌和下斜肌,上斜肌起自眶尖总腱环旁蝶骨体的骨膜,沿眼眶上壁向前至眶内上缘,穿过滑车向后转折,经上直肌下面到达眼球赤道部后方,附着于眼球的外上巩膜处;下斜肌起自眼眶下壁前内侧上颌骨眶板近泪窝处,经下直肌与眶下壁之间,向后外上伸展附着于赤道部后外侧的巩膜上,见图1-1-8。

图1-1-8 眼外肌

眼外肌的血液由眼动脉的肌支供给,眼外肌互相协作,使眼球能正常转动。眼外肌对眼球的作用,是指眼睛向正前方平视时而言,当变动眼位时,各肌的作用也有所变动。眼球的每一项运动,都是各肌协作共同完成的,两眼的运动也必须协调一致,见表1-1-1。

表1-1-1 各眼外肌的功能及神经支配表

视障人士常伴有斜视、眼球震颤和固视不良,婴幼儿早期容易产生调节性内斜,在青少年期容易产生废用性外斜,主要是双眼视觉的缺失和眼球运动不协调所导致。