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济宁职业技术学院教案(Ⅰ)
课程名称
视光学基础
课程代码
使用教材名称编著者、出版社
《视光学基础》
王光霁主编高等教育出版社
授课对象
眼视光技术专业
课题
绪论
教学目的
基本要求
1、使学生了解眼屈光学的发展简史。
2、了解《视光学基础》课程的主要内容。
3、了解《视光学基础》课程在视光学教育中的地位。
教学重点
掌握视光学临床技术的基本内容和要求。
教学难点
无
教学
内容
(一)眼屈光学的发展简史
(二)本课程所要讨论的主要内容
(三)学习中应注意的问题
(四)本课程学习目标
教学
手段
讲授+幻灯片
济宁职业技术学院教案(Ⅱ)
教学内容及进程:
绪论
第一节眼屈光学的发展简史
研究任何一门专业学科都要首先了解它的发展历史。
因此,回顾眼屈光学的发展过程和涉及的范围,并介绍一些卓有成就的人和事,对了解本学科的发展是有益处的。
人眼是光的感觉器官,它是由适应光,尤其是适应太阳光的特点逐渐演化而来。
故在回顾眼屈光学的发展时,应从经典的几何光学谈起。
一、谈古
首先,在谈及古代几何光学时,应当想到我们的祖先在这方面的成就。
(一)墨翟
最早的光学著作要算我国春秋战围时期的大思想家墨翟(宋国人,公元前460一376)所著的《墨经》。
该书中概括了他在几何学、力学和光学方面的研究成就。
其中最完整最有价值的是光学。
他指出,光照的地方没有影子,影子所在的地方没有光。
一个光源只有—个影子,两个光源就有两个影子。
即光是直线进行的、他还指出了光有反射的特性。
西方最早的光学著作是欧几里得(Euclid,约公元前330一275)的《光学》。
在时间上比《墨经》晚了—百多年。
他的论述也没有墨翟精辟明确。
(二)《考工论》
春秋末年,齐国的工业技术官书《考工论》,是我国古代研究科学技术的最早文献。
其中就有用凹球面镜取火的记载。
(三)《淮南子》
西汉时的《淮南子》对用凹球面镜取火的记载更详细。
(四)《博物志》
西晋张华(232一300)著的《博物志》中有“削冰命圆,举以向日,以艾承其影则得火”的记载。
可见我国在公元3世纪就已知道利用凸透镜的折光聚焦取火。
(五)《梦澳笔谈》
沈括(1031—1095)是北宋的一位卓越科学家。
他的《梦澳笔谈》博大精深、包罗万象。
他对光的直线进行和凹面镜成像作了进一步解释。
他指出,鸟在空中飞行时,拉到地面的影子是正的,并跟着鸟的飞行方向移动。
但如果光先照鸟,再穿过窗上的小孔,所成的影子是倒的,看起来鸟的影子也是倒着运动的。
《梦溪笔谈》还详细叙述了镜子的大小与曲度成像的关系。
凸面镜的像小于实物.但可照出整个面孔。
现在汽车和马路拐弯处竖立的反光镜以及用角膜曲率计测量角膜弯曲度都是上述理论的应用。
(六)光的反射
在西方,光的反射是由亚历山大帝国时代的赫利欧所证实的。
他用镜子做试验,发现任何光束以一定角度投向镜面时,均以同样的角度反射出去。
由此得出投射角和反射角相等
(七)光的折射
多少世纪以来,人们一直注意到一个怪现象,即以直棒插人水中,从一定角度观察,直棒呈折断状。
这个现象于1621年由荷兰的斯内尔利用光通过两种不同的光学界面发生折射的道理予以解释。
1678年荷兰人惠更斯把斯内尔所观察到的现象推论出:
“任何物质的折射率均由光在此物质中进行的速度所决定”,即光在该物质中进行的速度愈慢折射率越大。
根据光的折射定律,荷兰的透镜磨制工人利珀塞于1600年左右制造了世界上第一架望远镜。
根据惠更斯的光的数学公式进而导出光的完全内反射。
即当光由极细的玻璃棒的一端进人后,由于完全内反射,进人的光并不从棒的侧壁射出,而是在棒的内表面进行反复的反射,沿着棒的轴向成“之”字形前进,最后由棒的另一“端射出。
这是现代光学纤维弯曲后仍可导光成像和昆虫复眼成檬的原理。
二、眼的屈光系统的认识
眼的屈光系统是一个高倍凸透镜的看法早有人提出。
1611年德国天文学家开普勒第一个用光学仪器来解释眼的成像。
他认为任何物点所发的光通过眼的折光作用都在视网膜上结成倒像。
他的这一推论,在当时引起很大的争论和混乱。
直到1619年才由谢纳用牛眼实验予以证实,这一争论才算终止。
随着光学的发展,卡普勒的学说逐渐为人们所承认。
1801年,英国托马斯·扬发表了非常精确的眼的光学常数,推动了眼屈光学理论的发展。
1841年德国物理学家高斯提出,任何同光心的光学透镜组都可按照单一透镜的测量方法子以处理。
其后,1844年莫索尔把高斯的理论应用到眼屈光系统的计算上。
于1856—1866年黑姆霍耳茨发表了《生理光学》,使物理光学与生理光学密切联系起来,为现代眼科学打下了坚实的基础。
二、论今
古和今的界限在哪里,世界著名眼科学权威杜克一埃尔德,还有亨金在1978年为了纪念阿尔伏成立50周年的文章中,都认为应把黑姆霍耳茨于1850年发明检眼镜的日子做为现代眼科学的开始。
中国医学百科全书眼科分册第一页,郭秉宽和陈耀真也把黑姆霍耳茨发明检眼镜作为现代眼科专业形成的起点。
黑姆霍耳茨,德国生理学家和物理学家。
他是当时科学界的代表人物。
1847年发表了有关能量守恒和转换定律的重要论著《论力的守恒》,在光学方面,他发明了眼测量计,用以测量角膜的弯曲半径。
他还发明了晶状体镜用以测量调节时,晶状体弯曲度的变化。
他还致力于颜色视觉的研究,创立了三原色学说。
他的另一重要贡献是神经传导的测量,他首次把一般物理方法应用到神经系统方面。
他的检眼镜的设计成功使眼科医师第一次能够直接看到人眼视网膜和视神经乳头的真实变化。
由于检眼镜的发明,使医用内镜应运而生。
他在眼屈光学方面的最大贡献是《生理光学》的发表。
他对眼各屈光成分的正常屈光值作了测量和推算,为正视眼和非正视眼的划分定出标限。
他还设计了黑白两张的立体图对,用立体镜观察时,成为辉光闪耀的多角球体。
他认为立体视觉“是人们全部活动的基础。
包括解开一团乱丝和穿针引线到跳越悬崖峭壁。
关于后者,眼球的正确判断距离和深度是与性命攸关的”(《生活自然文库》)。
他不但是眼生理光学的奠基人,也是现代医学的知名人物。
古耳斯特兰德,瑞典人。
他的全部工作是进一步完善黑氏在眼生理光学方面的理论,并用通俗文字加以阐述并应用于临床。
由于他把透镜的衍射应用于眼,于1911年获得诺贝尔医学奖。
他幼时家贫,随其父学习眼科,从无学位和职称,于获奖后才由柏林大学授予科学博士学位。
他是一位出身“微贱”自学成才的杰出人物。
他还进一步测量了眼屈光系统的屈光值,并设计了很多精密的光学仪器.为光学仪器应用于临床作出了贡献。
其中最突出的足以他的名字命名的裂隙灯和显微镜,以及大型检眼镜。
在谈了黑、古两氏的贡献之后,为了追溯眼屈光学的发生根源,再把谢纳和扬两位眼科先驱的卓越成就介绍如下。
谢纳,德国人。
他是首先用化学方法固定眼球的人。
他所写的《眼》一书对角膜、晶状体和巩膜的弯曲度都比前人作了认真的测量,因而绘制了比较合理又精确的眼球图解。
他对眼用光学方圆的第—个贡献是1619年将牛眼球后极部的巩膜和脉络膜切除后,在视网膜上出现了外界物体的倒像。
图0—1是笛卡尔于1637年根据谢纳和他本人观察结果所绘制。
这张有名的模式图被享有国际声誉的杂志《视觉研究》选做该杂志的封面并非偶然。
它不但说明视网膜和照相机一样成为倒像,也为几何光学向眼生理光学渗透迈出了可喜的一次。
谢纳的另一员献是谢纳实验。
这个实验也于1619年所完成。
如图0—2所示,在眼前放一硬卡片(D),在卡片上水平地打两个小孔,两孔之间距离要小于瞳孔的直径。
在眼前垂直地放一枚针。
如眼的屈光系统对准针聚焦,就只看到一枚钉。
反之,如向针的远处或近处聚焦,都把针看成两个(如把卜片打3个孔就看成3枚针)。
如把针前后移动,仍可把针看得清楚。
这就说明,人眼具有既可以看清楚远处物体又可以看清近处物体的眼屈光系统的调节装置。
其后林德纳等于1927年根据上述原理设计了针动检影法。
这种方法需要被试者主观判断视标在视网膜上成像的清晰度,故称为自觉检影法。
目前称为电脑验光的自动验光仪,有的仍采用谢纳试验的设计原理,用来放松调节。
谢纳用牛眼证明眼底可成倒像的实验,可以看做服静态屈光研究的开始。
谢纳的针孔实验,证明了人眼只有既可看远又可看近的调节装置,这是动态屈光研究的开始。
所以,在研究眼屈光学发展史时,应当追溯到17世纪初,把谢纳作为眼屈光学最早的启蒙人。
托马斯·扬,英国的物理学家和内科医师。
他曾提出颜色视觉的理论,后经黑姆霍耳茨的努力,创立了现在通称的扬一黑氏色觉学说。
即在视网膜上只有3种光的感受器。
它受红、绿、蓝3种色光的刺激而感光。
他还于1793年用谢纳的针孔实验法为自己检查屈光不正,其结果在垂直子午线上为—3.94D,水平线上为一5.62D,即有—1.68D的反例近视散光。
这是人眼散光的最早记载。
前述谢纳实验只证明了人眼有能够看远和看近的调节装置,但这种功能产生在眼的哪—部分还未确定。
托马斯·扬于1801年用实验证明人眼不是用改变眼轴长短的办法进行屈光度的调节;他还用头浸在水中的办法,排除了改变角膜弯曲度调节屈光度的可能性。
其后黑氏于1960年否定了瞳孔对调节的作用,并初步证明调节功能是由晶状体表面弯曲度的改变所实现。
这为人眼动态屈光的研究又向前推进—步。
眼屈光不正的奠基人是荷兰的唐德。
眼屈光不正的发生率是很高的。
但这一常见的眼科病,并未引起早期眼科学者的重视。
直到19世纪中叶,眼屈光学的研究仍然仅限于生理光学的范围。
19世纪初叶虽有人提出眼屈光不正的问题,但都未引起眼科医师的重视。
当时眼科书中对眼屈光学还未涉及,有的虽有提及但远视和老视的概念尚未弄清,更未谈到矫正方法。
对眼屈光不正者只是建议到眼镜店自选合适的眼镜,并不认为眼屈光不正的矫正是眼科医师的责任。
对远视眼,因怕损害视力不敢用凸透镜予以矫正。
用凹透镜矫正高度近视也是19世纪中叶以后的事。
当时认为,青年人戴眼镜是花花公子作风,并把眼镜看成是高贵阶层的装饰品。
这种世俗偏见自到黑氏的《生理光学》问世才有好转。
唐德于1856年发表了选用眼镜矫正屈光不正的文章,接着又于1860年发友了《屈光不正与其结果》和《散光与柱镜》,最后于l864年发表了他的代表作《眼的调节与屈光不正》。
他的这些著作为眼的屈光性视觉障碍及其矫正方法奠定了基础。
正如唐德自己所说,他的著作没有什么高深理论,采用简单的语言予以描述,因而很快就被传播开来,给眼科学带来了—次飞跃,即用一副小小眼镜可以马上使视力大大提高。
所以唐德被推祟为眼屈光不正史上的代表人物。
自唐德之后,眼屈光不正的研究引起了眼科界的兴趣。
其中值得一提的是杰克逊。
他继唐德之后发表了很多有关眼屈光不正和论述近视眼的文章。
于1885—1895年他发表了关于检影镜的原理极应用。
他的名字与我们常用的交叉柱镜联在一起,它是由斯托克斯于1849年所设计,后由杰克逊首先采用并使之推广。
三、话中国
首先.在谈到眼屈光不正的矫正时,使我们引为自豪的是,世界上最先使用眼镜的是中国人。
根据杜克—埃尔德所著眼科教科书中介绍,马可·波罗于1270年到北京时,看到元朝(忽必烈时代)官吏戴凸透镜阅读文件。
马可·波罗是意大利威尼斯人,可能在他回国后,告诉威尼斯的工匠设法仿制,因而传入欧洲。
但据聂崇侯的《中国眼镜史考》(中华眼科杂志.1953)认为中国南宋时,即13世纪前半叶已发明了眼镜。
第—副眼镜可能是宋朝的一位狱官所发明。
又据徐善卿1989年的《中国眼镜史新探》中讲,“前几年,在扬州汉墓中发现了水晶放大镜,可将物体放大四五倍,从而把我国的眼镜史从南宋又上溯了1200年。
至于用玻璃磨制的眼镜可能是由西方输入的。
20世纪初德国人在中国开设了眼镜店,称为“高德洋行”。
其中中国工人为了反对德国人独霸中国市场,于1911年开了精益眼镜公司。
孙中山先生前往配镜时为其题词为“精益求精”,这是中国眼镜业的开始。
而我国眼屈光学,早在1936年刘以样所著大学丛书《近代眼科学》中,对眼屈光及调节作了较系统的叙述。
其后李清茂和周诚浒等对眼屈光学也作了一些工作。
孙桂疏的《眼的届光学概述》是我国解放初期的眼屈光学专著。
对我国眼屈光学作出较大贡献的则应首推毕华德教授。
他所编译的《眼屈光学及其测定法》于1955年问世,他为我国眼科屈光工作者提供了第一本理论结合实际的完整教材。
他还于l928年发表《中国眼镜史》,考证和总结了我国眼镜事业的发展史。
故毕华德堪称我国眼屈光学的奠基人。
为了推动我国眼屈光学的发展,中华眼科学会眼屈光学组于1982年2月成立。
选举吴缨灿为组长,缪天荣为顾问。
学组成立后定期举行学术交流,举办眼屈光学学习班,并出版了《眼屈光学专辑》。
1984年讨论通过了《真、假性近视的定义及分类标准》。
为了响应中央十个部委关于防治学生近视眼的号召,广大学者对我国不同种族的屈光异常和影响眼屈光不正的各种因素进行了广泛的调查研究。
郭秉宽教授等在研究眼屈光各成分与遗传和环境的关系,调查近视眼的发生率,尤其在推动青少年近视眼的防治方面作出了贡献。
吴缨灿于1950年出版的《眼科临床检查法》是眼科临床光学检查最早的工具书,近年来他在眼调节机理和眼镜光学方面作了广泛深入的研究,他还于1980年提出用同位动态检影法诊断假性近视。
孙济中于1950年初设计了用小数记录,以“E”为视标的《国际标准视力表》用以检查远视力。
继之徐广第于1955年设计了与上述远视力相对应的《标准近视力表》,并提出用远视力和近视力互相配合初步诊断眼屈光不正,他还用双眼分视两个近目标(双眼合像)模拟看远,用以诊疗假性近视和预防真性近视。
20世纪60年代缪天荣设计了视标增率均匀并可用于统计的《标准对数视力表》,并以该表中的5项标准成为我国视力表设计的国家标准,于1990年5月起在全国统一使用;他还对各种模型眼和服用光学仪器的研制作了深人研究。
胡诞宁应用眼遗传学研究得出,中国人的高度近视为常染色体的隐性遗传,低度近视为多因子遗传,遗传和环境对眼屈光的影响约各占50%,他还对阿托品防治近视眼作了较系统的观察。
此外,徐宝萃对眼屈光的客观检查和立体视觉的研究,王永龄对推广带状光检影法,辽芳润测定了学龄前儿童眼屈光的生理值,颜少明和刘蔼年设计了(立体视觉检查固)和《双眼影像不等检查图》,杨沛霖设计了动态模型眼,计尚年在检影工作中发现了S图像并出版了《捡影研究及其应用》,对在捡影中寻求中和点作了精辟描述,等等。
他们都为我国眼屈光学的发展作出了贡献。
我国在眼用光学仪器方面,如各种检眼镜、裂隙灯和角膜显微镜、检影镜、自动视野汁和暗适应计等均可自制。
矫正屈光不正的各种眼镜以及硬、软接触眼镜国内均可生产,但与国外相比差距仍大。
又如,人工晶状体的植入,国外已成为通常用以矫正白内障术后屈光不正的方法,在我国仍然是一个较为薄弱的环节。
其他眼用光学仪器,在精度和先进性方面亦有明显差距。
究其原因,系因我国眼科历来对眼屈光学重视不够,缺乏视—光学人才,我们要面对现实采取措施,尽快缩短这些差距。
四、看未来
整个眼屈光学的发展与光学技术的发展有着密切关系。
激光是20世纪印年代出现的新光源。
它的出现为光学领域带来厂一次大革命。
展望激光对眼屈光学的未来影响令人神往。
激光干涉视力计,国外已有商品出售,国内亦在研制中,它为眼科手术和药物治疗的预后提供了可靠依据。
盲人激光手杖和盲人激光眼镜国外已在研制,将为盲人提供理想的助视器。
激光散斑图已被用来诊断眼屈光不正。
这种方法操作简便、易丁掌握、精确度较高,故可在学校中对学生做集体检查和监测。
我国己在研制中。
人眼是一个透光实体,在一个仅有24mm直径的球体内形成一个具有高度屈光力量和极为复杂的屈光层次。
激光全息术的再现像具有显现三维空间的特点。
故利用全息术把眼屈光系统中各层次的屈光力量和眼内病理变化精确地记录下来,为研究眼屈光学和眼内病理变化提供可靠的科学资料。
国外已有人应用全息术再现像测定眼球长短和对角膜和视网膜干涉条纹的等高线进行研究。
我国许淘翔于1980年已成功地记录了兔眼的静态全息图,并用光学仪器测量了这种全息图再现像的屈光度。
故动态眼全息术的研究将对眼屈不正的深入研究开辟了一条新途径。
文献报道,将摘除的混浊的晶状体制成全息图,然后通过此全息图观察物体,可使原为眼前数指的视力提高到1.0。
尽管目前把这种新技术应用到临床矫正活体的屈光不正还存在极大的困难.但用白内障的全息图作为一种全新的矫正镜片用以提高白内障眼的视力,已不是没有根据的幻想。
从现代眼科学的发展可以看到,眼视光学的发展对整个眼科学的发展起到极大的推动作用。
令人感到欣慰的是,近年来我国各医学院校和眼镜行业对眼视光学或眼科屈光学予以重视,并与国际有关先进单位广泛交流,在各大城市开办了各种类型的视光学学习班.尤其温州医学院首先建立了眼视光学系并于l988年建成眼视光学医院,继之广州、上海、西安和天津等医学院校,也先后建立了眼视光学系及相应的教学内容,这不但可以推动我园眼视光学的发展,还必将对整个眼科学的进一步发展做出贡献。
第二节课程的性质、内容及要求
一、课程的性质
《视光学基础》是视光学教育中重要的专业基础课程。
通过该课程的教学应使学生掌握从光学成像角度研究眼的理论和方法,以及由于眼光学结构的改变而造成的视觉功能的问题,为今后学习后继课程和从事视光学临床工作奠定理论基础。
该课程是视光学类专业的主干课程之一,是学生考取“眼镜定配工”和“眼镜验光员”国家职业资格证书“直通车”试点的主干课程。
依据济宁职业技术学院眼视光专业教学计划,本课程授课时间17周,每周5学时,总计85学时,其中理论50学时,实验25学时。
二、课程的内容
本课程的内容主要有绪论、第一章眼的屈光系统、第二章视力与视力检查、第三章正视和球面屈光不正、第四章散光眼、第五章屈光参差、第六章老视、第七章双眼视觉检测与分析、第八章验光配镜
三、课程的要求
本课程的教学要求主要有以下5项:
(一)了解眼屈光学及发展简史及动物进化与眼屈光的关系,了解眼屈光系统各部组织结构及光学特性、眼的屈光能力、简略眼、模型眼
(二)了解调节的概念、机制、物理性调节和生理性调节;引起调节的刺激因素;调节的静息态理论。
掌握调节范围与调节力的计算变化及调节与屈光的关系和调节异常。
掌握老视的成因、影响老视症状出现的因素、老视与阅读附加。
了解集合的概念、分类、视近三联运动,掌握集合的测定及调节与集合的相互关系。
(三)了解与屈光不正分布有关的因素,熟悉正视眼的屈光状态及非正视眼的屈光状态,掌握远视眼的定义、分类、光学情况、远眼与调节;掌握近视眼的定义、分类、光学情况、近视眼的矫正;掌握散光的定义、分类、光学情况;掌握屈光参差的类别、成因及临床矫正原则。
(四)了解双眼运动与眼外肌合作拮抗关系、眼球运动与控制视轴的关系及眼球运动与视觉;掌握眼球的正确位置及眼位与复视,独眼与生理性复视。
(五)了解双眼视觉反射障碍及眼位偏斜后的代偿变化,掌握双眼视觉的三级功能。
了解双眼视觉分析所需要做的检查,熟悉绘制双眼视觉分析表的方法,掌握双眼视觉分析所用的法则,双眼视觉异常的种类、临床表现及处理原则和训练方法。
补充说明
以上摘自徐光第《眼科屈光学》P1—7
以下见教材P1
济宁职业技术学院教案(Ⅲ)
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