老花眼 近視與白內障 賴昭正 ( 修改稿刊登於科學月刊 2015 年六月號 ) 老花眼 近視與白內障是最普遍的眼疾, 可是你對它們的同異處 及背後的成因 與物理知多少? 人的眼睛事實上就是一個照像機, 將外界光線聚焦於背後的視網膜上成像 眼睛的 鏡頭 (lens, 見圖一 鏡體 ) 主要由水及蛋白質組成的, 隨著年齡的增長, 這些蛋白質慢慢退化結塊, 使得鏡頭開始出現許多區域性的混濁 不但如此, 這些結塊也使得鏡頭慢慢變硬, 使其失去年輕時的彈性, 無法變形來看近的東西, 而造成所謂的 老花眼! 這些鏡頭內的霧狀混濁區則是所謂的 白內障 (cataract) 白內障嚴重的話, 那就兩眼視茫茫, 眼鏡也幫不了忙了! 筆者也不幸地於前兩年走上這條 視茫茫 的道路, 而進行了白內障手術 在手術後, 因大放光明而到處宣傳, 結果發現許多親友不是早已動過此一手術, 就是已被診斷有白內障 更驚奇的是 : 大部分的人均不知被醫生動了什麼手脚, 以及為什麼白內障手術可以 去除 近視 基於此二因, 因此擬在此談談白內障 老花眼 與近視的成因 物理 與同異處, 希望對於做過或遲早要做白內障手術的廣大讀者有點幫助 鏡頭是照像機的用語, 眼睛的鏡頭在醫學界裡大都譯成 晶狀體 晶狀體似乎是基於鏡頭之組成物相而得名, 很難讓讀者體會到其功能, 因此筆者在此將採用 鏡體 一詞, 一則以區別於照像機的 鏡頭, 再則以表達其照相機的功能 光學物理 眼睛的視覺是靠兩片透鏡 ( 詳後 ), 將外界影像聚焦到視網膜 (retina, 見圖一 ) 來達成的, 因此想了解近視 老花眼 及白內障的成因, 我們得在此先複習一下基本的透鏡光學 了解透鏡光學事實上也是了解立體影視所必備的知識 ( 見筆者文 3D 立體影視的科學, 科學月刊 第 508 期 )
透鏡的基本性質是其焦點 ( 圖二 ): 平行於主軸之所有外界光線的聚焦點 凸透鏡的焦點在鏡 後 ( 相較於 外界 ), 凹透鏡的焦點則在鏡 前 ( 為一 虛 點 : 不在 真正 光線的路徑上 ; 見圖四 ) 焦點與鏡片中心的距離稱為 焦距, 為鏡片最重要的物理性質 焦距的大小取決於透鏡 ( 兩 ) 表面的彎曲度 : 它決定了該鏡片的 曲光度 [diopter = 100/( 公尺焦距 ) 即為眼鏡的 度數 ] 圖二顯示了外界兩點 A 及 B 在凸透鏡後面成像的位置 A' 及 B' 離鏡片較遠之 B 點成像於離鏡片較近之 B' 處 ; 因此如果視網膜在 B' 處, 則 A 在視網膜上的成像 (A") 將不是一點, 而是一條線 ( 二度空間 ) 或是一圓圈 ( 三度空間 ) 本應是一點的 A' 變成一小圓圈, 那就是模糊 ( 看不清楚 ) 如何看清楚 A 點呢? 最簡單的方法就是 焦點焦距 B A A A 凸透鏡 B 圖二視網膜 將鏡片往左移點 ( 照像機的做法 ), 或將視網膜往右移點 : 不幸的是我們眼睛的結構沒辦法這樣做! 另一個方法就是換一個焦距較長的鏡片 這正是我們眼睛所採取的方法! 當然, 眼睛不是真正換鏡片, 而是透過肌肉的控制來改變鏡體的形狀 ( 表面曲度 ), 達到變焦的效果 老花眼 前面提到眼睛的視覺是靠兩片 鏡片 來達成的 : 除了鏡體上, 另一更重要的鏡片就是眼睛最前面的角膜 (cornea, 見圖一 ) 角膜覆蓋了鏡體前面的前室 (anterior chamber) 虹膜(iris) 及瞳孔(pupil), 保護了眼睛 外界進入眼睛的光線,2/3 的曲折就是在這裡發生的 ( 其他的 1/3 則是靠鏡體 ); 但它的焦距卻是不可變的定值, 因此前面所提到的 自動 變焦的工作, 全落在後面的鏡體上 前室內含透明的膠狀流體, 提供眼睛所需之營養 ; 其旁邊有小 排水管, 如果此管被堵塞, 可造成眼壓過高, 導致青光眼 (glaucoma), 破壞視神經 ( 嚴 重的話可導致失明 ) 人到了 不惑之年 後, 鏡體內的蛋白質便慢慢變質硬化, 而使得鏡體失去彈性, 無法隨意變焦來看視近物體, 這就造成所謂的 老花眼 老花眼與遠視雖然一樣均能清晰看到遠物體, 但兩者的致病原因完全不同! 老花眼是鏡體失去變焦的能力 ; 而遠視的病人則還保有鏡體變焦的功能, 因此只要配一副眼鏡就可
恢復正常視力 : 遠近都看得清楚! 下面我們就來談談導致遠視的主要病因吧 近視 因患近視的人較遠視者多, 因此我們在這裡將改用近視來說明此類眼疾之形成主因 圖二中的近物體 A 成像於離鏡片較遠之 A' 點處 如果視網膜就在 A' 處, 那我們就可以很清楚地看到 A 點了 ; 但如果視網膜往右邊移點呢?A 點將變模糊! 為了能看清 A 點, 我們的眼睛只好自動變焦 : 減低鏡體的弧度 ( 變薄 ) 來增加焦距, 使 A 點能成像於往右移了點的視網膜上 ( 圖三 )! 可是我們鏡體的弧度 ( 厚度 ) 變化是有限的 : 在視網膜未往右移前, 為了看清 B 點, 其厚度本來就較薄 ( 與要看清 A 點時比 ); 在視網膜往右移後, 它必需變得更薄才能看清較遠之物體 B! 可是如果此時其弧度 ( 厚度 ) 不能再減, 眼睛便再也無法靠自動調焦距來看清遠物體 B 了, 我們就患了俗稱的 近視 眼疾 視網膜越往右移 ( 眼睛平行主軸變長 ), 近視的程度 ( 度數 ) 便越大 解決近視最普通的方法就是配 副眼鏡 近視眼鏡是一凹透鏡 ( 圖四 ), 它可以將遠點之 B 拉到其鏡前的 B" 處 ( 為一 虛像 ), 讓眼睛可以清楚地 看到它 ( 因近了點 ) 我們也可以從 圖四了解到為何近視眼鏡會讓我們覺得實物 (B) 變小 ( 眼睛以為 B" 是 實物 )! 凹透鏡的作用可以說是將視 網膜拉回到原來的位置, 讓眼睛又能 靠 自動變焦 來看清遠 近距離之物體 這與 老花眼 之失去 自動變焦 能力完全不同! 或者我們也可以說凹透鏡充抵了鏡体的凸度, 達到了使鏡体變薄 ( 圖三 ) 的效果 前面提到眼睛的另一重要鏡片是角膜 : 它雖然 控制 了外來光線進入眼內的大部分曲折, 但不幸的是它不能變焦, 否則它應更能輕易地調節我們的視覺 如果這裡的曲折度不對的話, 當然也可使外來的光線無法在視網膜上聚焦 ( 不管鏡體如何調整 ), 這事實上正是造成近視 ( 或遠視 ) 的另一可能原因 如果角膜之表面曲度因方向 ( 水平 垂直 對角等 ) 而異, 那就造成另一稱為 散光 (astigmatism) 的眼疾 從這裡我們可以看出矯正近視 遠視 或散光的另一
種方法就是使用雷射來修改角膜表面的曲度 稱為 雷射矯視手術 (Laser-Assisted in situ Keratomileusis, LASIK) 如果患上了近視加上老花眼呢? 我們知道近視須戴凹透鏡來補救, 老花眼則須藉凸透鏡才能看清近物 ; 因此如果患上了近視加老花眼, 則看近物時便必須帶一凹及一凸的眼鏡 : 凹凸相抵, 意即根本就不用帶任何眼鏡, 就可看清近物了! 因此常有人說 老花眼可醫近視, 這事實上是錯誤的 : 近視加上老花眼患者還 是須靠凹透鏡來看遠物的 ( 老花眼並沒有醫好近視呀 ) 白內障 眼球主軸變長促使鏡體與視網膜之間的距離加大, 造成近視的眼疾 ; 但因鏡體具有自動調焦的功能, 因此配副眼鏡, 就可以恢復 正常視力 ( 遠 近都可以清晰看到 ) 但如果鏡體硬化( 或其他原因 ), 使得眼睛失去自動調焦的功能呢? 那就造成老花眼 老花眼雖看不清近的物體 ( 可藉放大鏡補救 ), 但照樣可清晰地看到遠距離之物體 ( 對本具 正常視力 的人而言 ) 可是如果鏡體濁度越來越厲害呢? 那就可導致 白內障 : 視茫茫, 遠近都看不清楚了, 自動調焦或眼鏡都幫不了忙了! 白內障是人體自然退化所不可避免的眼疾 : 如果活得夠長的話, 大部分的人大概都免不了的 ; 但紫外線 糖尿病 藥物 遺傳 等等, 大概都可能加速此一退化! 前面提過它不是用眼鏡就可以補救的 ; 現時唯一的補救方法 讀者應該想到了吧? 就是換掉鏡體! 進行所謂的白內障手術! 一聽到手術難免讓人心寒 ; 但對眼科醫生而言, 白內障手術僅是一件 例行公事 而已 : 在眼睛上開個小洞, 用超音波將汙濁的鏡體打碎後吸出, 然後放進去一個人造的清晰鏡體 手術只需局部麻醉, 歷時僅約 15 分鐘而已 隨著科技的進步, 所需開的洞口越來越小, 因此不須縫針拆線, 復原也快, 不到一週就可做劇烈運動 因為是取代鏡體, 相信許多讀者均已猜出 : 視力幾乎隔天就可恢復 正常 的老花眼! 為什麼是正常的老花眼呢? 答案很簡單 ( 如果讀者看懂了前文 ): 因為人造鏡體是不可隨意變焦的! 事實上在手術前, 醫生應會徵求你的意見, 問你手術後要怎麼樣的視力 : 他們可以依你的眼睛結構製造出你要的鏡體 人老了, 看書寫字的機會將較少, 因此一般人 ( 筆者也不例外 ) 大都會選老花眼鏡體 帶了幾乎一輩子的近視眼鏡, 筆者第二次又可以不帶眼鏡, 就可以清楚地看到週遭的遠景! 誰說 時光一逝永不回? 事實上, 市面上已開始出現一種 漸進式變焦 鏡體 ( 焦距從上往下慢慢變化 ), 可以讓你在白內障手術後, 將所有的眼鏡全丟到大海裡!
結論 相信老花眼 近 ( 遠 ) 視 及白內障均是大家 耳熟 的眼疾, 希望讀完本文後, 讀者均 能詳 其徵狀 不同的起因 ( 圖五 ) 及補救的辦法 在人生的旅途上, 相信很多讀者都會走上筆者所踏上的這條路 : 小時候 正常眼睛 ; 國中後因眼軸變長而 近視, 須靠眼鏡來矯正回到正常視力 ; 四十多歲後, 則因鏡體開始慢慢失去彈性 ( 不再能隨意變焦 ) 而得 老花眼 ( 加原本之 近視 ), 需拿掉眼鏡才能看清近的物體 ; 七十多歲後, 鏡體則污濁到兩眼視茫茫的程度, 成為白內障的受害者 在換掉眼睛內之鏡體後, 又回到 老花眼 ( 無 近視 ): 遠視力恢復到小時候的 正常眼睛, 但讀書寫字則需靠一副老花眼鏡 ( 凸透鏡 ) 來幫忙 因遠視已恢復正常 ( 不需戴近視眼鏡 ), 筆者現在出門也可以戴上一副年輕人所流行的太陽眼鏡, 酷的很呢! 早知如此, 我事實上有點後悔為什麼不早點作白內障手術 ( 打球不用帶近視眼鏡多好 )! 可是任何手術 不管是多麼 例行公事 及簡單 都可能有意外與危險的, 因此要做前還是得三思為妙 ( 筆者是到了幾乎不能開車的地步, 醫生才 答應 動手術的 )