Astygmatyzm
Patofizjologia i mechanizm
Astygmatyzm jest powszechnym błędem refrakcji, dotykającym około 13% populacji, charakteryzującym się nierównomiernym załamaniem światła w różnych meridianach oka, co skutkuje powstaniem dwóch punktów ogniskowych zamiast jednego (zjawisko stożka Sturma). Główne przyczyny to nieregularny kształt rogówki lub soczewki, prowadzący do astygmatyzmu rogówkowego, soczewkowego lub siatkówkowego. Astygmatyzm dzieli się na regularny (główne meridiany pod kątem 90°) i nieregularny (meridiany nieprostopadłe lub nieregularna moc refrakcyjna), z podtypami takimi jak astygmatyzm zgodny z regułą, przeciwny do reguły, skośny i bi-skośny. Patogeneza jest wieloczynnikowa, obejmująca czynniki genetyczne (m.in. geny CLDN7, ACP2, TNFAIP8L3), fizjologiczne (nacisk powiek, napięcie mięśni zewnątrzgałkowych, akomodacja, film łzowy) oraz nabyte (urazy, zabiegi chirurgiczne, choroby rogówki jak stożek rogówki). Astygmatyzm ulega zmianom wraz z wiekiem, z tendencją do przejścia z astygmatyzmu zgodnego z regułą na przeciwny do reguły, a także jest częstszy u wcześniaków.
- Mechanizm powstawania astygmatyzmu
- Rodzaje astygmatyzmu
- Klasyfikacja etiologiczna
- Klasyfikacja pod względem regularności
- Klasyfikacja pod względem orientacji meridianów
- Patogeneza astygmatyzmu
- Czynniki genetyczne
- Czynniki fizjologiczne i anatomiczne
- Rozwój astygmatyzmu z wiekiem
- Astygmatyzm nabyty
- Stożek rogówki (keratoconus) jako szczególna przyczyna astygmatyzmu
- Kompensacja neurologiczna w astygmatyzmie
- Wpływ astygmatyzmu na widzenie
- Specyficzne przypadki astygmatyzmu
- Nowe kierunki badań nad astygmatyzmem
- Znaczenie klinicznie
Mechanizm powstawania astygmatyzmu
Astygmatyzm to powszechny błąd refrakcji, który dotyka około 13% populacji. Charakteryzuje się on nierównomiernym załamywaniem światła w różnych meridianach oka, co uniemożliwia skupienie promieni świetlnych w jednym punkcie na siatkówce. W rezultacie powstają dwa punkty ogniskowe zamiast jednego, co prowadzi do nieostrego lub zniekształconego widzenia na wszystkich odległościach 12.
Główną przyczyną astygmatyzmu jest nieprawidłowy kształt rogówki lub soczewki. Podczas gdy prawidłowo funkcjonujące oko ma równomiernie zaokrągloną rogówkę (przypominającą kształtem koszykówkę), w przypadku astygmatyzmu rogówka lub soczewka ma kształt bardziej owalny (przypominający piłkę do rugby lub jajko) 34. Ta nieregularność powoduje, że promienie światła nie są załamywane jednakowo we wszystkich meridianach oka, co prowadzi do powstania zjawiska opisywanego jako stożek Sturma 56.
Zjawisko stożka Sturma
W astygmatyzmie regularnm, równoległe promienie światła nie skupiają się w jednym punkcie, lecz tworzą dwie linie ogniskowe. Konfiguracja promieni załamanych przez powierzchnię toryczną jest określana jako stożek Sturma (Sturm’s conoid), a odległość między liniami nazywana jest przedziałem ogniskowym Sturma (focal interval of Sturm) 789.
To zjawisko optyczne powoduje, że oko astygmatyczne ma dwa różne punkty ogniskowe, co uniemożliwia utworzenie ostrego obrazu na siatkówce. Długość przedziału ogniskowego Sturma jest miarą stopnia astygmatyzmu, a korekcja tej wady wzroku może być osiągnięta tylko poprzez zredukowanie tych dwóch ognisk do jednego 10.
Rodzaje astygmatyzmu
Astygmatyzm można sklasyfikować na kilka sposobów, w zależności od jego etiologii, regularności oraz orientacji meridianów 11.
Klasyfikacja etiologiczna
Ze względu na źródło pochodzenia, astygmatyzm dzieli się na:
- Astygmatyzm rogówkowy – najczęstsza forma, wynikająca z nieprawidłowej krzywizny rogówki 1213
- Astygmatyzm soczewkowy – spowodowany nieprawidłowym kształtem lub ustawieniem soczewki 1415
- Astygmatyzm siatkówkowy – wynikający z ukośnego ułożenia plamki żółtej 1617
Klasyfikacja pod względem regularności
Astygmatyzm dzieli się również na:
- Astygmatyzm regularny – gdy główne meridiany znajdują się pod kątem prostym (90°) względem siebie. Moc refrakcyjna zmienia się równomiernie od jednego meridianu do drugiego. Ten rodzaj astygmatyzmu można korygować okularami 1819
- Astygmatyzm nieregularny – gdy główne meridiany nie są pod kątem prostym lub gdy zmiana mocy refrakcyjnej jest nieregularna w różnych meridianach. Występuje często w przypadku blizn rogówki, zaćmy dojrzewającej itp. Nie może być korygowany okularami 2021
Klasyfikacja pod względem orientacji meridianów
Astygmatyzm regularny można dodatkowo podzielić na:
- Astygmatyzm zgodny z regułą (with-the-rule) – krzywizna w meridianie pionowym jest większa niż w poziomym. Pionowe promienie światła skupiają się przed (do przodu) poziomymi promieniami światła w oku 2223
- Astygmatyzm przeciwny do reguły (against-the-rule) – krzywizna w meridianie poziomym jest większa niż w pionowym 2425
- Astygmatyzm skośny – gdy główne meridiany są skośne (nie pokrywają się z meridianem pionowym ani poziomym) 26
- Astygmatyzm bi-skośny – gdy dwa główne meridiany nie są pod kątem prostym względem siebie (np. jeden może być pod kątem 30°, a drugi 100°) 2728
Patogeneza astygmatyzmu
Patogeneza astygmatyzmu jest złożona i może być wynikiem wielu czynników, zarówno wrodzonych, jak i nabytych 29.
Czynniki genetyczne
Badania wskazują, że czynniki genetyczne odgrywają znaczącą rolę w determinowaniu statusu refrakcyjnego oka oraz astygmatyzmu 3031. Chociaż dokładna przyczyna astygmatyzmu pozostaje niejasna, uważa się, że jego występowanie jest częściowo związane z czynnikami genetycznymi 3233.
Identyfikowano trzy główne geny, które są wspólnie odpowiedzialne za rozwój astygmatyzmu, ale dokładny gen nie został jeszcze zidentyfikowany 34. Badania prowadzone na bliźniętach monozygotycznych i dizygotycznych wykazały wyższy współczynnik zgodności astygmatyzmu u bliźniąt monozygotycznych, co silnie wspiera genetyczną podstawę tego stanu 35.
Ponadto, występowanie astygmatyzmu różni się znacznie między grupami etnicznymi i rasowymi, co także sugeruje udział czynników genetycznych 3637.
Czynniki fizjologiczne i anatomiczne
Astygmatyzm jest niezwykle dynamicznym zjawiskiem, a zmiany w kształcie powierzchni optycznych, wskaźniku refrakcji, aperturze optycznej, interakcji gałka oczna-struktury pozagałkowe (powieki i mięśnie zewnątrzgałkowe), zadaniach wzrokowych, akomodacji, widzeniu obuocznym, stanie filmu łzowego, a nawet pozycji ciała mogą indukować i modyfikować wyjściowy astygmatyzm oczny 38.
Na rozwój i stopień astygmatyzmu wpływają różne czynniki fizjologiczne:
- Nacisk powiek – ucisk wywierany przez powieki może zmieniać kontur rogówki, co jest szeroko dyskutowane od połowy lat 60. XX wieku. Zadania wzrokowe wymagające znacznego spojrzenia w dół, takie jak czytanie, mogą zmieniać krzywiznę rogówki z powodu nacisku powiek 394041
- Napięcie mięśni zewnątrzgałkowych – wpływa na toryczność rogówki, co z kolei zmienia astygmatyzm 424344
- Wielkość źrenicy – większa średnica źrenicy jest powiązana z aberracjami wyższego rzędu, takimi jak koma, i może zwiększać moc cylindryczną w refrakcji manifestowej 4546
- Akomodacja – sugeruje się, że wysoki astygmatyzm we wczesnym życiu indukuje i aktywuje akomodację 4748
- Film łzowy – warstwa łzowa ma współczynnik załamania zbliżony do rogówki (1,33 vs 1,376), a załamanie na granicy powietrza i filmu łzowego odpowiada za większość mocy refrakcyjnej przedniej powierzchni oka. Zmiany w filmie łzowym również wpływają na rogówkę i prowadzą do astygmatyzmu 4950
Rozwój astygmatyzmu z wiekiem
Astygmatyzm podlega zmianom wraz z wiekiem i rozwojem oka 51:
- Około 40% noworodków ma astygmatyzm o wartości około 1D od urodzenia 5253
- Liniowa redukcja astygmatyzmu do niższych wartości wraz z wiekiem jest częścią normalnego dojrzewania oka i emmetropizacji 54
- Astygmatyzm zmniejsza się do poziomu dorosłego do pierwszego roku życia z powodu normalnego dojrzewania oka i przebudowy gałki ocznej 5556
- W dorosłym życiu obserwuje się zmiany krzywizny rogówki. Występuje tendencja do zmiany astygmatyzmu zgodnego z regułą na przeciwny do reguły wraz z wiekiem 5758
Mechanizmy leżące u podstaw zmian zależnych od wieku pozostają niejasne. Badania sugerują, że zmiana może być związana ze zmianami napięcia górnej powieki, ciśnienia wewnątrzgałkowego i zmianami w strukturze rogówki 59.
Astygmatyzm nabyty
Astygmatyzm może być również nabyty w wyniku różnych czynników 60:
- Urazy oka – mogą zmieniać kształt rogówki, prowadząc do astygmatyzmu 6162
- Zabiegi chirurgiczne – takie jak operacja zaćmy, keratoplastyka, LASIK czy inne zabiegi na rogówce mogą wpływać na jej kształt i wywoływać astygmatyzm 6364
- Choroby rogówki – takie jak stożek rogówki (keratoconus), który powoduje postępujące ścieńczenie i stożkowate wybrzuszenie rogówki 6566
- Niedobory żywieniowe – mogą wpływać na meridian poziomy, jednocześnie zwiększając wypukłość meridianu pionowego 6768
- Zmiany w soczewce – krzywizna soczewki wewnątrz oka może się zmieniać, powodując zwiększenie lub zmniejszenie astygmatyzmu. Zmiany te często występują w wieku dorosłym i mogą poprzedzać rozwój naturalnie występującej zaćmy 6970
Stożek rogówki (keratoconus) jako szczególna przyczyna astygmatyzmu
Stożek rogówki jest najczęstszym niezapalnym zaburzeniem ścieńczenia rogówki i stanowi istotną przyczynę nieregularnego astygmatyzmu 7172. Jest to postępująca, asymetryczna obustronna choroba rogówki, charakteryzująca się ścieńczeniem i wypukłością zrębu rogówki 73.
Stożek rogówki rozwija się zwykle w drugiej dekadzie życia, wraz z krótkowzrocznością i regularnym astygmatyzmem, i stabilizuje się w czwartej dekadzie 74. Choroba ta powoduje znaczący astygmatyzm, a także krótkowzroczność i bliznowacenie rogówki 75.
Chociaż stożek rogówki był tradycyjnie uważany za schorzenie niezapalne, ostatnie badania wykazały obecność cytokin zapalnych w filmie łzowym 76. Komórki rogówki dotknięte stożkiem rogówki wykazują nieprawidłowe właściwości związane ze stresem oksydacyjnym, które mogą indukować aktywację enzymów degradacyjnych 77.
Enzymy proteolityczne i prostaglandyny są regulowane w górę, co sprzyja degradacji kolagenu i hamuje jego syntezę – procesy, które mogą być odpowiedzialne za ścieńczenie rogówki w stożku rogówki 78.
Kompensacja neurologiczna w astygmatyzmie
Interesującym aspektem astygmatyzmu jest neurologiczna adaptacja, która może występować w przypadku przewlekłego astygmatyzmu 79.
Badania wykazały, że po długotrwałej ekspozycji na systematyczne zniekształcenie obrazów siatkówkowych, mózg rozwija mechanizm kompensacyjny, który częściowo przywraca prawidłowe postrzeganie orientacji 8081.
Ta kompensacja jest automatyczna i pozostaje nawet po całkowitej korekcji aberracji optycznej. Wskazuje to, że proces pozasiatkówkowy przeciwdziała fizycznym błędom refrakcji, gdy oko jest chronicznie narażone na astygmatyzm 82.
Automatyczna właściwość procesu kompensacyjnego może wyjaśniać, dlaczego niektórzy użytkownicy okularów czują się niekomfortowo, gdy ich błędy astygmatyczne w narządach optycznych są w pełni skorygowane 83.
Co więcej, kompensacja neurologiczna wyjaśnia, dlaczego krawędzie i linie obrazów wydają się równomiernie rozłożone i ciągle wyrównane, nawet przy niewielkim astygmatyzmie w codziennym życiu 84.
Wpływ astygmatyzmu na widzenie
Astygmatyzm, podobnie jak inne wady refrakcji, wpływa na jakość widzenia i codzienne funkcjonowanie pacjentów 85.
Objawy astygmatyzmu
Astygmatyzm powoduje nieostre lub zniekształcone widzenie na wszystkich odległościach, co odróżnia go od krótkowzroczności czy dalekowzroczności 8687. Pacjenci mogą doświadczać różnych objawów, w tym:
- Nieostre lub zniekształcone widzenie z bliska i z daleka 88
- Zmęczenie oczu i napięcie oczu (astenopia) 89
- Bóle głowy 90
- Trudności z prowadzeniem pojazdów w nocy 91
- Problemy z rozróżnianiem niektórych kształtów lub liter 92
Wpływ na jakość życia
Nieskorygowany astygmatyzm znacząco wpływa na jakość życia związaną z widzeniem i ogólne samopoczucie pacjentów 93. Może prowadzić do:
- Zaburzeń widzenia 94
- Zmniejszonej niezależności od okularów 95
- Trudności w wykonywaniu codziennych czynności 96
- Obniżenia wydajności w pracy lub szkole 97
Ponadto, nieleczony astygmatyzm w dzieciństwie może znacząco wpływać na rozwój wzroku, prowadząc do niedowidzenia (amblyopii) 9899.
Specyficzne przypadki astygmatyzmu
Astygmatyzm po zabiegach chirurgicznych
Zabiegi chirurgiczne, szczególnie operacje zaćmy i keratoplastyka, mogą prowadzić do astygmatyzmu pooperacyjnego 100. Na astygmatyzm pooperacyjny wpływają różne czynniki, w tym:
- Istniejący wcześniej astygmatyzm rogówkowy 101
- Zmiany rogówkowe, takie jak nierozpoznany stożek rogówki, bliznowacenie rogówki, ścieńczenie rogówki 102
- Rozmiar i lokalizacja nacięcia 103
- Technika zamknięcia rany i rodzaj szwów 104
Czynniki, które mogą zwiększać kompresję rany i wpływać na astygmatyzm pooperacyjny, to:
- Cienkie szwy, takie jak nylon 10-0 i jedwab 9-0, używane do zamknięcia stosunkowo przedniego nacięcia 105
- Głęboko wszczepione cienkie szwy 106
- Szerokie ściegi szwów 107
- Ciasno zawiązane szwy 108
- Większa liczba szwów 109
- Nakładanie się rany 110
Astygmatyzm w chorobach oczu
Astygmatyzm może występować w przebiegu różnych chorób oczu 111. Najczęstsze z nich to:
- Stożek rogówki – najczęstsza przyczyna nieregularnego astygmatyzmu pierwotnego 112
- Oftalmopatia Gravesa – może być związana z większym astygmatyzmem zgodnym z regułą. Możliwym mechanizmem powstawania astygmatyzmu jest włóknienie tkanek miękkich w górno-bocznej okolicy oczodołu 113
- Pterygium – inwazja przedniej powierzchni rogówki przez skrzydlik zmienia wzorzec topograficzny rogówki, a jego wycięcie powoduje odwrócenie manifestowanego efektu astygmatycznego 114
- Zmiany powiekowe – duże guzki górnej powieki, takie jak gradówka na środkowej górnej powiece, które uciskają rogówkę, mogą wywołać astygmatyzm skośny 115
Astygmatyzm u wcześniaków
Badania wykazały, że astygmatyzm jest częstszy u wcześniaków. Analiza błędów refrakcji (krótkowzroczność, dalekowzroczność, astygmatyzm) u wcześniaków (urodzonych przed 32. tygodniem ciąży) wykazała, że 2 na 10 wcześniaków miało astygmatyzm. Może to wynikać z faktu, że rogówka nie miała wystarczająco dużo czasu, aby prawidłowo rozwinąć się w łonie matki 116.
U wcześniaków obserwuje się wyższy stopień astygmatyzmu, a odwrotna korelacja jest zauważalna z wiekiem pokoncepcyjnym i masą urodzeniową 117.
Nowe kierunki badań nad astygmatyzmem
Badania nad astygmatyzmem stale się rozwijają, oferując nowe perspektywy w zrozumieniu jego patogenezy i mechanizmów 118.
Badania genetyczne
Analiza genowa zidentyfikowała trzy nowe geny kandydujące – CLDN7, ACP2 i TNFAIP8L3 – które wymagają dalszych badań, aby zrozumieć ich rolę w patogenezie astygmatyzmu rogówkowego 119.
Znacznie mniejsza liczba wariantów genetycznych i genów wykazujących związek z astygmatyzmem rogówkowym w porównaniu z opublikowanymi analizami GWAS równoważnika sferycznego sugeruje większy wpływ rzadkich wariantów genetycznych, nieaddytywnych efektów genetycznych lub czynników środowiskowych w rozwoju astygmatyzmu 120.
Nowoczesne metody analizy astygmatyzmu
Analiza wektorowa jest najczęściej stosowaną metodą oceny astygmatyzmu i może znacznie poprawić dokładność korekcji astygmatyzmu, szczególnie w obszarach chirurgii refrakcyjnej i zaćmy 121.
Zastosowanie analizy wektorowej jest korzystne w kierowaniu projektowaniem nacięć chirurgicznych, określaniu nomogramu, optymalizacji protokołu chirurgicznego i poprawie dokładności korekcji astygmatyzmu 122.
Zastosowanie diagramu wektorowego podwójnego kąta (DAVD) sprawia, że astygmatyzm w zakresie osiowym 0-180° jest wyrażany w prostokątnym układzie współrzędnych 0-360°, dzięki czemu opis astygmatyzmu i wektorów nie jest ograniczony do skomplikowanych liczb i jest łatwo interpretowany przez osoby znające trygonometrię 123.
Nowe technologie diagnostyczne
Ewolucja korekcji astygmatyzmu jest obiecująca dzięki szybkim postępom w dwóch kluczowych obszarach: produkcji soczewek kontaktowych i diagnostyce astygmatyzmu 124.
Technologia wavefront, pierwotnie opracowana do stosowania w wysokiej mocy teleskopach w celu korygowania zniekształceń atmosferycznych, znalazła zastosowanie w okulistyce, gdzie jest używana do pomiaru i korekcji aberracji optycznych oka, w tym aberracji wyższego rzędu, których tradycyjne soczewki kontaktowe nie mogą skorygować 125.
Topografia rogówki znacznie ewoluowała na przestrzeni lat, a nowoczesne urządzenia mogą obecnie mapować rogówkę z niesamowitą precyzją 126.
Mierząc, jak fale świetlne są zniekształcane podczas przechodzenia przez oko, czujniki wavefront mogą zapewnić bardziej kompleksowy widok systemu optycznego oka 127.
Znaczenie klinicznie
Głębsze zrozumienie patofizjologii astygmatyzmu ma kluczowe znaczenie dla opracowania skutecznych strategii diagnostycznych i terapeutycznych 128.
Należy pamiętać, że nieleczona lub źle leczona choroba powierzchni oka może symulować nieregularny astygmatyzm i powodować wahania w pomiarach astygmatycznych między wizytami 129.
Nieregularny astygmatyzm spowodowany bliznowaceniem rogówki, ciężką ektazją z ścieńczeniem lub dysgenezją przedniego odcinka często wymaga interwencji chirurgicznej, jeśli wzrok nie może być poprawiony przy użyciu okularów lub soczewek kontaktowych 130.
Dla porównania, nieregularny astygmatyzm bez ciężkiego ścieńczenia lub bliznowacenia jest obecnie postrzegany przez wielu chirurgów jako możliwość refrakcyjna 131.
Ocena i leczenie astygmatyzmu znacznie ewoluowały. Możliwość wykonywania szerokiej gamy zabiegów refrakcyjnych pozwala nie tylko korygować, ale także poprawiać widzenie u pacjentów zarówno z regularnym, jak i nieregularnym astygmatyzmem 132.
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.