114年:視覺光學

有關調節(accommodation )的生理變化敘述,下列何者錯誤?

A當睫狀肌放鬆時,水晶體的懸韌帶會向外拉,並在水晶體的中央部位施加張力
B當睫狀肌放鬆時,水晶體的前表面變平
C當睫狀肌收縮時,水晶體的懸韌張力減少,造成水晶體的前表面曲率半徑變大
D當睫狀肌收縮時,使水晶體的屈光力增加

詳細解析

本題觀念:

本題為反向題(問「何者錯誤」),考查調節(accommodation)的生理機制,包括睫狀肌(ciliary muscle)收縮/放鬆時,懸韌帶(zonule of Zinn / suspensory ligament)張力變化,以及水晶體(crystalline lens)前表面曲率半徑(radius of curvature)的改變方向。

選項分析

(A) 當睫狀肌放鬆時,水晶體的懸韌帶會向外拉,並在水晶體的中央部位施加張力 — 正確。睫狀肌放鬆 → 睫狀體環擴大 → 懸韌帶被向外拉緊 → 對水晶體施加向外(赤道方向)的拉力,使水晶體被拉扁。

(B) 當睫狀肌放鬆時,水晶體的前表面變平 — 正確。懸韌帶張力增加 → 水晶體被拉扁(flattened)→ 前表面曲率半徑增大(變平坦),屈光力下降,適合看遠。

(C) 當睫狀肌收縮時,水晶體的懸韌張力減少,造成水晶體的前表面曲率半徑變大 — 前半段(懸韌張力減少)正確;後半段(曲率半徑變大錯誤,應為變(前表面更彎曲、更凸)。整句為錯誤陳述,是本題答案。

(D) 當睫狀肌收縮時,使水晶體的屈光力增加 — 正確。睫狀肌收縮 → 懸韌帶鬆弛 → 水晶體靠自身彈性變凸 → 屈光力增加,調節近物。

答案解析

調節的生理機制(Helmholtz 理論)

狀態睫狀肌懸韌帶張力水晶體形狀前表面曲率半徑屈光力適合
看遠(放鬆)放鬆↑ 增加(被拉緊)扁平(flattened)↑ 增大(較平)↓ 減少遠距視力
看近(調節)收縮↓ 減少(鬆弛)凸球狀(more convex)↓ 減小(更彎)↑ 增加近距視力

為何選項 C 錯誤?

選項 C 後半段說:睫狀肌收縮 → 前表面曲率半徑變大(增大)

「曲率半徑增大」代表表面變得更平坦,這是看遠(放鬆狀態)時的描述,與「睫狀肌收縮」(近距調節)相矛盾。

正確描述:睫狀肌收縮 → 懸韌帶鬆弛 → 水晶體彈性回復(變凸)→ 前表面曲率半徑減小 → 屈光力增加。

曲率半徑與屈光力的關係

根據折射面屈光力公式:

F=n2n1RF = \frac{n_2 - n_1}{R}

其中 RR 為曲率半徑。RR 越小(表面越彎),屈光力 FF 越大。因此:

  • 調節時:R前表面R_{前表面} \downarrowFF \uparrow(看近)
  • 放鬆時:R前表面R_{前表面} \uparrowFF \downarrow(看遠)

選項 C 說收縮時 RR 增大,方向完全相反。

核心知識點

  • Helmholtz 調節理論:睫狀肌收縮 → 懸韌帶鬆弛 → 水晶體前表面凸出,曲率半徑減小
  • 記憶口訣:「收縮看近,半徑變小」;「放鬆看遠,半徑增大」
  • 前表面比後表面的曲率變化更明顯(調節主要靠前表面改變)
  • 老花眼(presbyopia)的成因:水晶體核硬化,彈性下降,無法再充分膨脹變凸
  • 懸韌帶(zonule of Zinn)是連接睫狀突(ciliary processes)與水晶體囊(lens capsule)的纖維結構

參考資料

  1. Accommodation reflex - Wikipedia
  2. The Physiologic Mechanism of Accommodation - CRST Global
  3. Accommodation (eye): anatomy, definition, pathway - Kenhub