background image

 

 

 

Introduction:  

Axial diameter of the eyeball: is the distance from tip of 
cornea to the center of macula, which is normally 23-25 mm 
(average 24 mm).  
The most important two refractive surfaces of the eyeball 
are cornea and lens.  
The power of cornea and the lens depends on the curvature 
of their surfaces, mostly the anterior surface of each one.  
The cornea is a part of a sphere and normally it has a radius of 
curvature for its anterior surface which is about 7.8 mm, while 
the radius of curvature of anterior surface (capsule) of the lens 
is 10 mm. so, the cornea is steeper. There is a reverse 
relationship between the radius of curvature and steepness of 
any sphere or a part of sphere structure e.g. the lens and 
cornea respectively. If the radius of curvature of the cornea or 
lens is decreased, there will be increase in the curvature (more 
steepness). The increase in curvature of any of those 2 ocular 
structures is associated with increase in refractive power of 
them and vice versa. 

For any rays of light to come in parallel pattern to the eye, 
their source must be at distance of six meters and more from 
it, and if the source of light is at any distance less than 6 

 

ﺎﰊـنﳉا ﻞـﻣﰷ دﺎـﯾز

 

Refraction and 

Refractive Errors

 

۱

 

 


background image

meters, then the rays will come divergent. The more close 
source to the eye, the more divergent rays coming from it. 

- the total refractive power (converging power) of normal eye 
(emmetropic eye) is 60D (Diopters) divided between the cornea 
and the lens. Definitely, the cornea sharing in highest portion 
(43D) of this refracting power while the lens having power of 
residual 17 D only. So, the cornea is more important than the 
lens regarding focusing of light on the retina for the following 2 
reasons:  
1- the anterior surface of the cornea is steeper than that of 
the lens.  
2- the light is transfer to the cornea passing through the air 
which having the least refractive index (1.00) or (least density 
of any other material) while the light transfer to lens passing 
through the aqueous humor (water) which having refractive 
index higher than that of the air (1.33). The refractive index 
for the cornea is 1.37 while the lens is 1.38.  
The deviation of light (refraction) is more when it is passing 
between 2 media having more deference in their refractive 
indices (density). So, the light is deviated more (more 
convergence) when passing between air and cornea than when 
passing between aqueous and the lens.  
The difference in refractive index between cornea and air is: 
1.37-1.0= 0.37 ,While between lens and aqueous is : 1.38-1.33= 
0.05..0.05 is much less than 0.37
 
Diopter: the reciprocal of the distance in meters from the 
reference light source in air or vacuum, such that D= 
1/(distance in meters)

۲

 

 


background image

Emmetropic eye (eye with normal refraction): 

 

It is an eye in which parallel rays of light tend to focus directly 
on the retina when the eye is at rest{i.e. without accommodation 
(the eye is using its normal power which is 60 D)}.  
- Accommodation: contraction of Ciliary muscle in order to 
increase curvature of lens (and so increase its refractive power 
more than 17D) to visualize objects closer than 6 meters (near 
objects).  
In order to see near objects, there will be contraction of 
Ciliary muscles which lead to decrease the tone of Zonule and 
their will be increase in the curvature of lens and increasing in 
the refractive power of lens (>17D).  
- Amplitude of accommodation: is the difference in the 
converging power of the eye between maximum accommodation 
and un accommodated eye (rest) , which depends on contraction 
power of Ciliary muscles and elasticity of lens capsule, and both 
of them decrease with advancing in age. The Amplitude of 
accommodation is decrease with advancing age as the following:  
* Early in life: it is 14D, so the child can focus an object 
located 7 cm away from the eyes, i.e. the range of lens 
refractive power can be increase from 17 D normally up to 31D.  
* At age of 36y: due to atrophy of muscles and loss of lens 
elasticity (sclerosis), the amplitude of accommodation will be 
decrease to 6 D only, so the nearest object to the person which 
can be focused is at a distance of about 15cm away from eye. 

* At age of 45y: the amplitude of accommodation is 4D only, 
and the nearest focus point is 25cm away from eye.  
* At age of 60y: amplitude of accommodation is 1D only, and 
the nearest focus point is 1meter.  

۳

 

 


background image

- Presbyopia: is a recession of near point with age (from 7 cm 
early in life to 1 meter at 60 year) due to decreased amplitude 
of accommodation (from 14 D early in life to 1 D at age of 60 
year) making near vision uncomfortable , it is clinically 
manifested after age of 40 and human start to wear 
glasses(+ve) during near work e.g. reading. 
 

Ammetropia:

 

 is either → Hypermetropia ,Or → Myopia, Or → Astigmatism.  
 

Hypermetropia (hyperopia):

   

Is a type of refractive errors in which parallel rays of light are 
brought to a focus some distance behind the retina when the 
eye is at rest.  
Etiological classification:  
1- Axial Hypermetropia: shorter antero-posterior axial length, 
i.e. the eye has normal converging power (60D) but its axial 
length is less than 24 mm.  
2- Curvature Hypermetropia: due to decreased curvature 
(flattening) of the cornea congenitally or as a result of trauma 
or disease e.g. corneal ulcer, microbial keratitis.  
3- Index Hypermetropia: decrease in effective refractivity of 
the lens.  
the power of the lens depends on the difference between 
refractive indices of the nucleus and cortex, so the more the 
difference the more converging power and vise versa. In index 
Hypermetropia, there is decrement of the difference.  
Clinical classification:  
1- Facultative hypermetropia: hypermetropia corrected by 
accommodation (depends on age and degree of refractive error).  

٤

 

 


background image

2- Absolute hypermetropia: hypermetropia out of amplitude of 
accommodation and corrected by glasses.  
3- Manifest hypermetropia: maximum hypermetropia that can 
be corrected with a convex lens with accommodation active, i.e. 
Facultative + Absolute.  
4- Latent hypermetropia: hypermetropia hidden behind ciliary 
body tone which equal to the difference between total and 
manifest hypermetropia. The refractive power of the ciliary 
body is about 1-1.5D (usually it considered as part of the 
refractive power of lens, i.e. 17D of lens = 16D + 1D (of the 
ciliary body tone), it also decreases with age.  
5- Total hypermetropia: amount of hypermetropia present 
with all accommodation suspended (with cycloplegic drugs (e.g. 
Atropine, Cyclopentolate and Homotropine) , to exclude 
accommodation and tone of ciliary body) Manifest + Latent.  
 
With advancing age, the facultative will decrease and the 
manifest will be represented by absolute only, and at the same 
time, the latent will also decrease and the total will be 
represented by manifest only, so in old people the total is made 
of the absolute only.  
 
Symptoms: 
 
1- Blurred vision: for near work (as it needs more power) and 
even far vision if the degree of hypermetropia is high and 
beyond the amplitude of accommodation.  
2- Eye strain: headache due to excessive accommodation and 
dissociation between Accommodative Convergence and 
Accommodation "AC/A.  

٥

 

 


background image

To see the near objects, the eye will show the near reflex, 
which consists of accommodation, convergence and miosis. When 
one of these processes occur, it will stimulate the other two.  
Normally, for each 1D of accommodation, there will be 
associating 4 prism D convergence (i.e. AC/A=4 prism D/1D).  
A normal eye to see an object at distance of 1/2 meter needs 
2D and this in turn will produce 8 prism D convergence, while an 
eye with 7D hypermetropia has at rest 28 prism D convergence, 
so to see an object at 1/2 meter distance the 2D needed will 
produce 8 prism D more, so totally there will be convergence 36 
prism diopters for the same distance which is 1/2 meter. 
  
3- General symptoms like nausea and fatigue. 

 4- early presbyopia clinically manifested at late 30 or early 40. 

  
 
Treatment: 
 
Convex lens in spectacles (+ve lenses to increase refractive 
power).  
Contact lenses.  
Excimer laser photorefractive keratectomy: reshaping of the 
cornea to increase the refractive power, each 1mm decrease in 
radius of curvature increases the refractive power about 6D.  
e.g. Laser in situ keratomileusis (Lasik)  
Non-contact laser thermal keratoplasty (Holmium laser 
spots): to change the coneal curvature.  
Phakic intraocular lens (IOL). 
  

Myopia or short-sightedness:  

That form of a refractive error where parallel rays of light 
come to a focus in front of the retina when the eye is at rest.  

٦

 

 


background image

As there is increase in the refractive power of the eye, the 
near objects (closer than 6m) will be seen normally, while far 
objects (whom rays come parallel) will be focused in front of 
retina. 

Aetiological classification:  
1- Axial myopia: anteroposterior length is longer than normal.  
2- Curvature myopia: increased curvature of cornea, or one or 
both surfaces of lens.  
3- Index myopia: increased refractivity of lens, e.g. nuclear 
sclerosis (stage before nuclear cataract), due increase the 
difference between refractive indices of nucleus and cortex.  
 
Clinical classification: 
 
1- Simple (stationary): <6D, start after the age of 4y, 
stationary (stops before 20y), normal physiological variety and 
the VA can be corrected to 6/6.  

2- Pathological (progressive): >6D, start before the age of 4y, 
progress even after age of 20y, real pathological process and VA 
cannot be corrected to 6/6 and ocular pathological changes 
involving vitreous, retina and optic nerve which are: 

general chorioretinal atrophy. 

myopic  crescent at the optic disc. 

posterior staphylloma. 

vitreous degeneration.  

macular degeneration. 
Symptoms:  

1- Distance object "Blurred", near objects clear.  
2- Headache due to sustained contraction of occipito-frontalis 
muscle in order to make slit of palpebral fissure and increase 
vision and eye strain due to dissociation of AC/A.  

۷

 

 


background image

A normal eye to see an object at distance of 1/2 meter needs 
2D and this in turn will produce 8 prism D convergence, while a 
eye with 2D myopia will not need any accommodation to see this 
object, but there will convergence 8 prism D to see this near 
object. Thus is in turn will produce 2 D accommodation which is 
not needed by myopic patient. So any myopic should wear 
glasses for far and near to create a normal relation between 
accommodative convergence and accommodation.  
3- general symptoms like fatigue and nausea. 

Treatment:  
Concave lenses in spectacles.  
Contact lens.  
-  Radial keratotomy:

 

it is done by making several radial corneal 

incisions at periphery of cornea to create scarring that lead to 
changes in corneal curvature(flattening)(It is old method not 
done now a days).   
Excimer laser photorefractive surgery:

 

either P.R.K. 

(photorefractive keratectomy) it is done in simple type or 
LASIK (laser in situ keratomileusis)  it is done in high degree. 
Both types done by excimer laser, in first method (P.R.K.) we 
just remove corneal epithelium and excimer laser done on bare 
surface while second method (LASIK) we made corneal flap and 
then applying laser on corneal tissue and at end of surgery we 
return the flap again to its position. 
 Phakic IOL.  
Normal (clear) Lens extraction. 

Astigmatism:  

Astigmatism is that condition of refraction in which a point of 
focus of light cannot be formed upon the retina. The optical 
condition is that instead of a single focal point, there are two or 

۸

 

 


background image

more focal lines (depending on the type of astigmatism), 
separated from each other by a focal interval.  
Etiological classification:  
1- Curvature astigmatism: Most commonly, it is corneal, less 
commonly it is lenticular (induced by lens). The cornea or the 
lens having unequal radii of curvature.  
2- Decentering astigmatism: subluxation of lens.  
3- Index astigmatism: due to cataract in one meridian more 
than other.  
 
Clinical classification:  
1- Regular: two principle meridians at right angle are involved 
(i.e. there is difference in the refractive power of two 
meridians 90° in between):  
a- Simple astigmatism: myopic or hypermetropic; one of the 
foci falls on retina, other in front or behind it.  
b- Compound astigmatism: neither of the two foci lies upon 
retina, but are both placed in front or behind retina (myopic or 
hypermetropic respectively).  
c- Mixed astigmatism: one focus in front and other behind 
retina. 

2- Irregular astigmatism: refraction in different meridians is 
quite irregular. Found in pathological condition of cornea; 
irregular healing after trauma or inflammations or keratoconus.  
 
Treatment: 
 
- Cylindrical lenses in spectacles: only for simple astigmatism.  
-Contact lenses: used for compound and mixed astigmatism, 
where we correct one of the meridians by them, and then 
correct the other meridian by cylindrical lenses (i.e. we switch 

۹

 

 


background image

it to simple and correct it accordingly). Either soft or hard 
Contact Lenses. 
- Photorefractive Excimer laser surgery: to correct one 
meridian.  
-LASIK: like photorefractive Excimer laser surgery, but used 
for higher refractive error.  
- Phakic Toric IOL.  
- Keratoplasty (corneal graft): for more than two meridians 
and central corneal opacity. 

Aphakia: 
 

Definition: absence of lens from the eye or its absence from 
pupillary area (luxated). 
- Aphakic eye is usually strongly hypermetropic in which parallel 
rays of light are brought to focus behind the retina 
- All accommodation is abolished 
Treatment:  
1- high power convex lens in spectacles 

*Disadvantages: 

-high magnification (30%) of normal size. 
-limitation of visual field. 
-heavy weight. 
2- Contact lens (1% magnification) 

  3- Intra ocular lens implantation: best correction as there is 
no magnification at all. 

 

ﺎﰊـنﳉا ﻞﻣﺎـﻛ دﺎـﯾز .د

 

F.A.B.Ophth, F.I.C.O, V.R.S, M.B.ch.B.

 

۰۱

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Ahmed monther Aljial
المشاهدات: لقد قام 3 أعضاء و 104 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل