Refraksi Cahaya Pada Mata

Artikel ini sudah dibaca 58401 kali!

Oleh Salik Hawarij dan Hasna Afifah

 

Gelombang cahaya mengalami divergensi (memancar ke luar). Berkas cahaya divergen yang mencapai mata harus dibelokkan ke arah dalam untuk difokuskan kembali ke sebuah titik peka cahaya di retina agar dihasilkan suatu bayangan akurat mengenai sumber cahaya.1

Refraksi/bias adalah pembelokan berkas cahaya.Refraksi terjadi ketika berkas berpindah dari suatu medium yang mempunyai kepadatan berbeda.Ketika suatu berkas cahaya masuk ke medium dengan densitas yang lebih tinggi, cahaya tersebut melambat. Berkas cahaya mengubah arah perjalanannya jika mengenai permukaan berbagai sudut kecuali sudut tegak lurus.1 Dua faktor berperan dalam derajat refraksi, yaitu :

  1. Densitas komparatif antara dua media–>semakin besar perbedaan kepadatan medium, semakin besar derajat pembelokannya.
  2. Sudut jatuhnya berkas cahaya di medium kedua–>semakin besar sudut, semakin besar pembiasan.1
Kekuatan refraksi pada mata 1

 

Mata terdiri dari empat permukaan bias:

  1. Antara udara dan permukaan anterior kornea mata. Indeks bias internal udara adalah 1 sedang kornea 1,38.
  2. Antara permukaan posterior dari kornea dan aqueous humor. Indeks bias internal aqueous humor 1,33.
  3. Antara aqueous humor dan permukaan anterior dari lensa mata. Indeks bias internal lensa kristal (umumnya) 1,40
  4. Antara permukaan posterior lensa dan vitreous humor. Indeks bias internal vitreous humor 1,343

Pada permukaan lengkung seperti lensa, semakin besar kelengkungannya semakin besar derajat pembiasan dan semakin kuat lensa.Ketika suatu berkas cahaya mengenai permukaan yang melengkung dengan densitas lebih besar, arah refraksi bergantung pada sudut kelengkungan.Suatu lensa dengan permukaan cembung (konveks) menyebabkan konvergensi (penyatuan). Jadi refraksi mata bersifat konveks.1

 Sekitar 2/3 refraksi total terjadi di kornea dan 1/3 sisanya terjadi di lensa. Jika jika mengasumsikan densitas lensa sama dengan udara, maka faktor densitas dapat diabaikan dan sudut dimana cahaya bertemu pada permukaan lensa bergantung dengan kurvatura permukaan lensa dan arah datangnya cahaya. Bayangkan cahaya paralel yang melewati lensa transparan, jika permukaan lensa perpendikular terhadap cahaya, maka cahaya akan melewati lensa tanpa terjadi refraksi, jika permukaannya tidak tegak lurus, maka cahaya akan dibelokkan.

Cahaya yang paralel terhadap permukaan lensa konveks akan dibiaskan untuk menyatu dan fokus di suatu titik di belakang lensa (poin fokal) dan jarak Dari pusat lensa ke poin fokal disebut dengan panjang fokal lensa. Untuk mengubah panjang fokal, bentuk lensa harus diubah. 

Ketika cahaya dari suatu objek melewati lensa mata, poin fokal dan gambaran objek harus jatuh tepat di retina untuk melihat dengan fokus. Pada pengelihatan jarak jauh lebih dari 6 m, cahaya yang masuk ke mata sifatnya paralel dan akan jatuh tepat di retina. Jika objek kurang dari 6 m, cahya yang masuk ke mata sifatnya tidak paralel dan melewati lensa di sudut oblik yang merubah jarak dari lensa ke gambaran objek, sehingga poin fokal berada di belakang retina, dan tentu saja gambaran objek menjadi kabur dan tidak fokus. Untuk membuat agar objek yang dekat tetap fokus, maka lensa haruslah lebih bulat untuk meningkatkan sudut refraksi. Membuat lensa lebih cembung akan memperpendek jarak panjang fokalnya. Pada contoh ini, lensa yang lebih membulat akan membuat cahaya berkumpul si retina dan objek menjadi fokus. Proses dimana perubahan bentuk lensa membuat objek masih terlihat dengan jelas dinamakan daya akomodasi dan jarak terdekat dimana objek masih terlihat dengan jelas dinamakan akomodasi poin dekat.

Perubahan bentuk lensa disebabkan karena aktivitas dari otot siliar yang berbentuk cinicn disekitar ligamen lensa.Ketika otot siliar berkontraksi, maka cincin yang terbentuk dari otot tersebut mengecil dan lensa mencembung.Ketika otot siliar berelaksasi, cincin itu lebih membuka dan lensa tertarik ke bentuk yang lebih pipih.

Anak-anak dapat memfokuskan pada benda sedekat 8 cm, tetapi refleks akomodasi menurun saat umur lebih dari 10 tahun. Saat umur 40 tahun, akomodasi berkurang setengahnya, dan saat umur 60 (83 cm), banyak orang yang kehilangan refleks tersebut dengan total karena lensa telah benar-benar kehilangan fleksibilitasnya dan terus dalam bentuk yang pipih untuk pandangan jauh. Inilah yang mmebuat anak-anak lebih sering membaca buku dengan jarak yang sangat dekat dan orang tua membaca dengan jarak jauh.Hilangnya akomodasi (presbiopia) merupakan alasan utama mengapa kebanyakan orang mulai menggunakan kacamata baca saat umur 40.

Penurunan akomodasi seiring bertambahnya umur (1)

 

Selain itu, otot sirkular dari iris meningkatkan efek akomodasi dengan mengurangi ukuran pupil hingga 2 mm. Refleks pupilar akomodasi ini dimediasi oleh saraf parasimpatis n.III, sehingga mencegah cahaya yang divergen masuk ke mata. Cahaya yang seperti itu menyebabkan kecembungan lensa ekstrim dan tidak fokus lagi.Konstriksi dari pupil untuk pengelihatan yang dekat membuat mata melihat dengan lebih fokus.

Konvergensi dari bola mata juga menentukan kejelasan objek.Pergerakan mata yang singkron bertujuan untuk menetapkan objek yang kita lihat tetap jatuh pada fovea.Ketika kita melihat benda yang jauh, kedua mata kita terarahkan lurus, namun ketika kita melihat objek yang dekat, mata kita berkonvergensi.Membaca atau melakukan kegiatan yang membutuhkan pengelihatan dekat membutuhkan akomodasi kontinu, konstriksi pupil dan konvergensi.Hal ini lah yang menyebabkan mengapa membaca dalam waktu yang lama membuat otot mata terus bekerja dan dapat menyebabkan eyestrain.Oleh karena itu jika membaca dalam waktu yang lama sebaiknya kita selingi dengan melihat jauh untuk merelaksasikan otot-otot intrinsik tersebut.

Dua kelainan utama adalah miopia dan hiperopia yang terjadi  ketika poin fokal jatuh bukan di retina. Kondisi ini disebabkan dapat karena adanya kurvatura abnormal atau kornea yang memipih atau bola mata yang terlalu panjang atau terlalu pendek.Koreksi yang sering digunakan adalah dengan meletakkan lensa dengan kurvatura yang sesuai yang dapat merefraksikan cahaya sebelum masuk ke mata. Kelainan lain dimana kornea tidak  berbentuk kubah disebut astigmatisme, menyebabkan gambaran terdistorsi. Berikut akan dibahas lebih detail mengenai kelainan tersebut dan lensa koreksinya:

1.      Presbiopia

Lensa tersusun dari sekitar 1000 lapis sel yang menghancurkan nucleus dan organelnya selama perkembangannya, sehingga sel-sel ini transparan.Adanya situasi ini menjadikan sel ini kekurangan DNA dan organel pembentuk protein, sehingga sel lensa dewasa tidak dapat melakukan regenerasi atau memperbaiki diri. Pada kejadian penuaan, sel sentral yang lebih awal tidak dapat memperbarui diri akan mati dan menjadi kaku. Lensa tidak dapat lagi menjadi bentuk sferis yang dibutuhkan untuk akomodasi pada penglihatan jarak dekat. Hal yang berkaitan dengan kemampuan akomodasi ini, disebut presbiopia dan mempengaruhi sebagian besar orang pada usia pertengahan (45-50).2

2.      Miopia

Pada miopia, karena bola mata terlalu panjang atau lensa terlalu kuat, cahaya dekat dibawa ke titik fokus tanpa akomodasi (padahal dalam keadaan normal akomodasi dilakukan pada penglihatan jarak dekat) dan sumber cahaya yang jauh difokuskan di depan retina dan menjadi kabur. Sehingga, penderita miopia memiliki penglihatan dekat lebih baik daripada penglihatan jauh, keadaan ini dapat dikoreksi dengan lensa konkaf.2

Terdapat beberapa klasifikasi untuk miopia. Miopia dapat dibagi menjadi:

  1. Simple myopia. Merupakan miopia yang paling umum terjadi. Dapat dibagi menjadi dua berdasarkan sebabnya:
  2. Miopia refraktif. Disebabkan oleh bertambahnya indeks bias sehingga fokus bayangan benda akan terletak di depan retina. Indeks bias yang bertambah tersebut dapat disebabkan oleh lensa yang lebih cembung maupun kornea yang lebih mencembung.
  3. Miopia aksial. Pada jenis ini, lensa mata dan kornea memiliki kecembungan yang normal, sehingga indeks biasnya seperti orang normal. Permasalahan terdapat pada panjangnya sumbu bola mata yang tidak normal, sehingga bayangan benda tetap jatuh di depan retina.

Miopia dapat juga muncul bersamaan dengan astigmatisma, muncul hanya pada salah satu mata, maupun muncul pada keduanya dengan derajat yang berbeda.

  1. Nocturnal myopia. Jenis miopia ini hanya terjadi pada penerangan yang redup. Pada pasien penderita nocturnal myopia, karena kontras agar terjadinya akomodasi kurang, mata lebih berakomodasi daripada orang pada umumnya.
  2. Pseudomyopia. Adanya peningkatan refraksi akibat overstimulasi pada mekanisme akomodasi mata.
  3. Degenerative myopia. Disebut juga miopia pernisiosa ataupun maligna. Berjalan secara progresif, dapat mengakibatkan kebutaan. Biasanya lebih dari 6 dioptri disertai kelainan pada fundus okuli dan pada panjangnya bola mata hingga dapat terbentuk stafiloma postikum pada bagian temporal papil disertai dengan atrofi korioretina. Atrofi pada retina dapat terjadi setelah adanya atrofi sklera dan terkadang juga terdapat ruptur membran Bruch yang dapat menimbunlkan neovaskularisasi subretina. Selain itu dapat terbentuk bercak Fuch dan juga degenerasi papil nervus optikus. Komplikasi dapat berupa retinal detachment dan glaukoma.
  4. Induced myopia. Merupakan miopia yang terjadi akibat mata yang terekspos oleh pharmaceutical agent, variasi pada tingkat gula darah, nuclear sclerosis pada lensa, atau kondisi abnormal lainnya. Miopia ini seringkali bersifat sementara dan reversibel.

Sedangkan menurut derajat beratnya, miopia dapat dibagi menjadi:

  1. Miopia ringan (<3 dioptri)
  2. Miopia sedang (3-6 dioptri)
  3. Miopia berat (>6 dioptri) 

Faktor resiko yang dapat memicu miopia adalah:

–          Riwayat keluarga

–          Menurunnya fungsi akomodasi atau adanya nearpointesophoria

–          Bekerja near work dengan reguler

–          Cekungan kornea yang curam

–          Kondisi yang menyebabkan retina tertutup dari gambar yang jelas saat bayi atau anak-anak

Pasien dengan miopia penglihatannya kabur saat mencoba melihat benda yang jauh, tetapi pada jarak dekat akan merasa rileks, bahkan untuk benda yang lebih dekat dari normal. Gejala yang dapat timbul pada pasien miopia adalah sakit kepala, disertai dengan juling dan celah kelopak yang sempit. Selain itu, pasien miopia juga bisa memiliki kebiasaan untuk mengernyitkan matanya untuk mencegah aberasi sferis atau untuk mendapatkan efek pinhole.

Punctum remotum pada pasien miopia dekat, sehingga menyebabkan mata berkedudukan konvergensi dan dapat menimbulkan keluhan astenopia konvergensi, dan paling parah dapat terjadi esotropia. Esotropia terjadi akibat mata yang berkonvergensi terus menerus.

Pengobatan yang dapat dilakukan pada pasien miopia adalah:

  1. Koreksi optikal. Dengan memberikan kacamata sferis negatif terkecil yang memberikan ketajaman penglihatan maksimal.
  2. Obat. Agen sikloplegik kadang digunakan untuk mengurangi respon akomodasi pada kasus pseudomyopia. Atropine dapat juga digunakan untuk mengurangi progres miopia, tetapi efek samping yang ditimbulkan tidak sebanding dengan manfaatnya.
  3. Vision therapy. Sering digunakan untuk kasus pseudomyopia. Terapi ini tidak dapat mengurangi derajat miopia, dan manfaatnya untuk pencegahan masih belum dites.
  4. Orthokeratology. Merupakan program untuk meratakan kornea dan mengurangi miopia dengan menggunakan kontak lensa. Hasil yang dapat diperoleh adalah pengurangan miopia hingga 3.00 D, dengan rata-rata pengurangan 0.75-1.00 D pada 4-6 bulan pertama program. Dengan penindaklanjutan yang adekuat, orthokeratology merupakan prosedur yang aman dan efektif. Biasanya hanya digunakan pada orang dewasa.
  5. Bedah. Terdapat beberapa bedah refraktif yang sekarang diterapkan, di antaranya adalah radial keratotomy (RK), dimana dilakukan insisi dengan bentuk radial pada bagian parasentral kornea, sehingga bagian sentral kornea lebih rata. Metode lain yang dapat digunakan adalah photorefractive keratectomy (PRK) dan laser-assisted in situ keratomileusis (LASIK), yang sama-sama menyebabkan ablasi pada sentral kornea. Kedua metode tersebut dapat mengurangi miopia, tetapi LASIK memiliki waktu pemulihan yang lebih cepat bagi pasien

3.      Hiperopia / hipermetropi

Sementara itu pada hiperopia, bola mata terlalu pendek atau lensa terlalu lemah.Objek yang jauh difokuskan di retina hanya dengan akomodasi dan objek dekat difokuskan di belakang retina meskipun dengan akomodasi, dan tetap kabur. Sehingga, penderita hiperopia memiliki penglihatan jauh yang lebih baik daripada penglihatan dekat, keadaan ini dapat dikoreksi dengan lensa konveks.2

Dikenal juga dengan istilah hipermetropia ataupun rabun dekat. Berkebalikan dengan miopia, bayangan benda pada pasien penderita hiperopia terletak di belakang retina. Hiperopia dapat dibagi menjadi:

  1. Simple hyperopia. Merupakan hiperopia yang umum terjadi, dan dapat dibagi tiga tergantung penyebabnya:
  2. Hiperopia aksial. Diakibatkan oleh bola mata yang pendek, atau sumbu anteroposterior yang pendek.
  3. Hiperopia kurvatur. Pada jenis ini, kelengkungan kornea atau lensa kurang, sehingga bayangan difokuskan di belakang retina.
  4. Hiperopia refraktif. Terdapat kekurangan indeks bias pada sistem optik mata.
    1. Hiperopia patologis. Merupakan hiperopia yang disebabkan susuanan anatomi okular yang abnormal karena maldevelopment, penyakit okular, atau trauma.
    2. Hiperopia fungsional. Terjadi akibat paralisis akomodasi.

Hiperopia juga dapat dibagi menurut derajat keparahannya:

  1. Hiperopia ringan (<2 dioptri)
  2. Hiperopia sedang (2-5 dioptri)
  3. Hiperopia berat (5 dioptri) 

Dapat dibagi juga menurut perbaikan dengan akomodasi:

  1. Hiperopia fakultatif. Dapat diatasi dengan akomodasi
  2. Hiperopia absolut. Tidak dapat diatasi dengan akomodasi 

Selain itu hiperopia dapat juga dibagi menjadi:

  1. Hiperopia manifes. Ditentukan dengan refraksi nonsikloplegik, dapat berupa fakultatif maupun absolut.
  2. Hiperopia laten. Hanya dapat dideteksi dengan sikloplegia, dapat diatasi dengan akomodasi.

Total berat hiperopia seseorang dapat diukur dengan menggunakan sikloplegia. Dengan kata lain, hiperopia manifes + laten = hiperopia total 

Gejala yang dapat muncul pada penderita hiperopia adalah penglihatan dekat dan jauh kabur, sakit kepala, silau, dan terkadang diplopia. Sebagian besar pasien dengan hiperopia dengan penyebab apapun akan mengeluh mata lelah dan sakit karena terus menerus harus berakomodasi untuk melihat atau memfokuskan bayangan yang semula terletak di belakang retina agar terletak pas di retina. Keadaan tersebut disebut juga astenopia akomodatif. Akomodasi terus-menerus dapat menyebabkan esotropia.

Faktor resiko hiperopia meliputi:

–          Riwayat keluarga

–          Hiperopia pada bayi yang baru lahir, dengan rata-rata 2 dioptri

–          Hiperopia fisiologis pada awal masa anak-anak, dan semakin menurun pada dekade pertama kehidupan

–          Orang dewasa dengan presbiopi

–          Hiperopia patologis dapat diasosiasikan dengan diabetes melitus, penggunaan lensa kontak, dan adanya tumor orbital dan inflamasi.

Pengobatan yang dapat dilakukan pada pasien hiperopia adalah:

  1. Koreksi optikal. Dengan memberikan kacamata sferis positif terbesar yang memberikan ketajaman penglihatan maksimal. Untuk pasien dengan esotropia, diberikan koreksi hiperopia total. Anak-anak dengan esotropia cenderung lebih mudah beradaptasi dengan koreksi hiperopia total. Agen sikloplegik dapat digunakan untuk meningkatkan penerimaan pasien terhadap koreksi hiperopia total.
  2. Obat. Miotik dapat digunakan bagi pasien yang tidak tahan menggunakan kacamata. Miotik berfungsi seperti kacamata dalam membantu akomodasi, tetapi memiliki efek samping yang merugikan.
  3. Vision therapy. Dapat digunakan untuk disfungsi akomodasi dan binokular yang berasal dari hiperopia.
  4. Perubahan kebiasaan pasien dan lingkungannya. Hal ini tidak dapat mengurangi derajat hiperopia, tetapi dapat mengurangi gejalanya, bahkan pada pasien yang telah diberikan koreksi optikal. Perubahan yang bisa dilakukan adalah memperbaiki penerangan, menggunakan materi cetak yang lebih baik, mengurangi beban mata, dan mengoptimalkan kebersihan visual dan kondisi ergonomis di depan komputer.
  5. Bedah. Bedah refraktif untuk hiperopia mencakup Holmium: YAG laser thermal keratoplasty, automated lamellar keratoplasty, dan beberapa teknik lainnya terbukti memberikan hasil yang efektif untuk hiperopia di bawah 3 dioptri. U.S. Food and Drug Administration telah menerima bahwa LASIK dapat digunakan untuk hiperopia hingga 6 dioptri.

4.      Astigmatisme

Astigmatisme terjadi akibat kelainan kelengkungan permukaan kornea. Astigmatisme juga sering disebabkan oleh adanya selaput bening yang tidak teratur dan lengkung kornea yang terlalu besar pada salah satu bidangnya. Permukaan lensa yang berbentuk bulat telur pada sisi datangnya cahaya, merupakan contoh dari lensa astigmatis.  Derajat kelengkungan bidang yang melalui sumbu panjang telur tidak sama dengan derajat kelengkungan pada bidang yang melalui sumbu pendek. Karena lengkung lensa astigmatis pada suatu bidang lebih kecil daripada lengkung pada bidang yang lain, cahaya yang mengenai bagian perifer lensa pada suatu sisi tidak dibelokkan sama kuatnya dengan cahaya yang mengenai bagian perifer pada bidang yang lain.

Perbedaan mata normal dan astigmatisme

 

Selain itu daya akomodasi mata tidak dapat mengkompensasi kelainan astigmatisma karena pada akomodasi, lengkung lensa mata tidak berubah sama kuatnya di semua bidang. Dengan kata lain, kedua bidang memerlukan koreksi derajat  akomodasi yang berbeda, sehingga tidak dapat dikoreksi pada saat bersamaan tanpa dibantu kacamata.Bentuk-bentuk astigmat adalah sebagai berikut:4

a. Astigmatisma reguler

Astigmatisma disebut reguler saat kekuatan refraksi pada berubah secara teratur dari satu meridian ke meridian lainnya.Hal ini dapat disebabkan karena adanya kelainan pada kornea, lensa, atau retina.

 Sebagian besar penyebab dari astigmatisma reguler adalah kelainan pada kornea.Kelainan pada lensa sebagai penyebab astigmatisma reguler merupakan hal yang jarang ditemui.Kelainan tersebut dapat terjadi dikarenakan adanya kelainan pada kelengkungan lensa maupun letak lensa yang miring.Kelainan pada retina yang dapat menyebabkan astigmatisma adalah kelainan pada letak makula.

 Berdasarkan axis dan sudut antara dua meridian, astigmatisma reguler dapat dibagi menjadi 4, yaitu:

  1. With-the-rule astigmatism. Merupakan tipe astigmatisma dengan meridian vertikal lebih melengkung dibandingkan meridian horizontal. Lebih sering terjadi pada usia muda. Dapat dikoreksi dengan lensa silinder konkaf pada 180o ± 20o atau silinder konveks pada 90o ± 20o.
  2. Againstthe-rule astigmatism. Merupakan tipe astigmatisme kedua dengan meridian horizontal lebih melengkung dibandingkan meridian vertikal. Lebih sering terjadi pada usia tua. Dapat dikoreksi dengan lensa silinder konveks pada 180o ± 20o atau silinder konkaf pada 90o ± 20o.
  3. Oblique astigmatism.Merupakan tipe astigmatisma, dimana kedua meridian bukan berupa meridian horizontal dan vertikal, akan tetapi tetap tegak lurus satu sama lain. Misalnya, meridian pada 45o dan 135o.
  4. Bioblique astigmatism.Merupakan tipe astigmatisme dengan kedua meridian tidak tegak lurus satu sama lain. Contohnya, meridian pada 30o dan 100o.
Tipe Astigmatisme

 b. Astigmatisma ireguler

Astigmatisma yang terjadi tidak mempunyai dua meridian yang  saling tegak lurus. Astigmatisma ireguler dapat terjadi akibat kelengkungan kornea pada meridian yang sama berbeda sehingga bayangan menjadi ireguler. Astigmatisma ireguler terjadi akibat infeksi kornea,trauma dan distrofi atau akibat selaput bening. Astigmatisma ireguler dapat diatasi dengan menggunakan lensa kontak sehingga sinar akan dapat dibiaskan pada permukaan lensa kontak dan masuk ke dalam bola mata dengan teratur.Kadang-kadang perlu dilakukan pencangkokan selaput bening atau keratoplasti untuk menghilangkan jaringan parut yang mengganggu penglihatan.2

 

Tes Astigmatisme

 

Daftar Pustaka

  1. Sherwood L. Fisiologi Manusia: dari Sel ke Sistem. 2nd ed. Alih bahasa: Pendit, Brahm U. Jakarata : Penerbit Buku Kedokteran EGC. 2001. P 160-7
  2. Sherwood L. Human physiology: from cells to systems. 6th ed. Belmont: Thomson Brooks/Cole. 2007. P  192-206
  3. Arthur CG, John EH. Textbook of Medical Physiology. 11th ed. Philadelphia : Elsevier. 2006. P 613-25
  4. Khurana AK. Comprehensive Ophthalmology. 4th ed. New Delhi: New Age International (P) Ltd. 2007. P 35-8.
  5. Eva PR, Whitcher JP. Vaughan & Asbury’s General Ophthalmology. 17th ed. New York: Mc-Graw Hill Lange. 2007. Ch.20.Optics & Refraction.

 

Medicinesia

Sebuah website yang didedikasikan untuk mahasiswa kedokteran maupun ilmu kesehatannya lainnya di Indonesia.