I denne protokol skitserer vi de konceptuelle designelementer og strukturel udvikling af et blændingsstyrkeapparat. Derudover beskrives udformningen af en enhed til måling af positiv dysphotopsi (glorier, eger) og topunktslystærskler.
Intraokulær spredning med tilhørende funktionelle manifestationer er en førende årsag til bilulykker og en betydelig biomarkør af skjult og åbenlys okulær sygdom (f.eks. sygdomme i hornhinden og linsen). Næsten alle nuværende metoder til måling af de adfærdsmæssige konsekvenser af lysspredning lider imidlertid under forskellige begrænsninger, der for det meste afspejler manglende konstruktion og indholdsgyldighed: At vid, foranstaltningerne afspejler ikke i tilstrækkelig grad den virkelige verdensforhold (f.eks. kunstigt lys vs. sollys) eller daglige opgaver (f.eks. anerkendelse under visuelt krævende forhold).
Denne protokol beskriver to nye, økologisk gyldige metoder til måling af adfærdsmæssige virkninger af intraokulær spredning ved at kvantificere spredningsgeometri og visuel anerkendelse under blændingsforhold. Førstnævnte blev målt ved at vurdere diameteren af glorier og eger, der skyldtes en lyspunktskilde. Lysspredning (i det væsentlige punktopslagsfunktionen bestemt ved hjælp af Rayleigh-kriterier) blev kvantificeret ved at bestemme den mindste mærkbare afstand mellem to små punkter i bredbåndslys. Sidstnævnte blev udført baseret på identifikation af bogstaver dannet ved hjælp af åbninger, hvorigennem stærkt lys skinnede.
Blænding er almindeligt defineret som en nedbrydning af optisk klarhed som følge af intraokulær spredning i okulære medier. Denne spredning forvrænger billedets repræsentation på nethinden og giver en forstyrret skildring af den visuelle scene. De fleste større ulykker i forbindelse med blænding ske på grund af dagtimerne intraokulære scatter forårsaget af solen1. Denne oprindelse betyder , at tidspunktet på dagen og sæsonen (solposition) er signifikante variabler samt førerens alder2,3. I betragtning af betydningen af blænding som et spørgsmål om sikkerhed har der været flere metodologiske undersøgelser fokuseret på (for det meste kommercielle) enheder til test af individuelle og gruppeforskelle4. Ofte manifesterer dette sig som stærkt lys (typisk halogener eller fluorescerende) omkring et skarphedsdiagram eller riste. Afhængigt af individets egenskaber (f.eks. okulær pigmentering, linsetæthed)5, forårsager de tilstødende lys en slørende luminans, der forringer ydeevnen. Ved første rødme, synes disse opgaver at have høj ansigt gyldighed. Som det fremgår af figur 1A, B, gør stigende spredning direkte slørobjekter, og de tilgængelige test fanger varians, der kan tilskrives intensiteten af blændingskilden og personlige egenskaber. Testene har dog flere ulemper6 og efterlader mange vigtige aspekter af spredning ubesegt. Den første, og mest oplagte, er simpelthen, at den mest almindelige blænding kilde i hverdagen er solen.
Scatter i øjet har en kompleks afhængighed af bølgelængde, der er forværret af alder og okulær pigmentering7. I det omfang en test afviger fra denne naturlige kilde, kan dens evne til at forudsige visuel funktion under disse omstændigheder være begrænset. Almindelige tests bruger hvide lysdioder (LED’er) eller sidemonterede halogener. I en tidlig undersøgelse af 2.422 europæiske chauffører bemærkede van den Berg et al., at spredning i øjet og synsstyrke var relativt uafhængige prædiktorer for kvaliteten af et emnes syn (spredning og skarphed var ikke korreleret)4. I den virkelige verden, dog blænding ofte kommer direkte fra det objekt, der ses. Blændingskilden kan komme ovenfra (f.eks. solen) eller siden (f.eks. forlygter til biler), men den tilslørende luminans er direkte i synsvidden. I denne undersøgelse forsøgte forskerne at løse begge disse problemer ved at vælge en lyskilde, der nøje matchede middagsdags sollys (Figur 2), og designe en opgave, der var baseret på anerkendelse (ikke blot detektion), og hvor opgave og let stress samtidig var i seerens direkte synslinje.
Ud over tilslørende luminans reducere synsstyrke (scatter langs synslinjen), mange betingelser påvirker den faktiske geometri scatter i øjet (dvs. ikke bare frem lys scatter i macula) og nedbryde synet. Dette beskrives ved halos og egers almindelige udseende (eller når det er tilstrækkeligt invaliderende, positivt dysphotopsi (PDP) (se eksempler, se figur 3). PDP er en almindelig bivirkning hos personer, der har haft LASIK korrigerende kirurgi8 ud over dem med grå stær (ofte benævnt klinisk som “utålelig” PDP9-dennedemografiske omfatter omkring halvdelen af befolkningen i alderen 70 år og derover). PDP er ofte ikke korrigeret ved grå stær kirurgi som operationen selv skaber inhomogeneities i hornhinden, siddepladser af implantatet i linsen kapsel er ufuldkommen, og mange linse design, samtidig med at nogle spørgsmål såsom presbyopi, skabe andre såsom spoking og glorier. For eksempel viste Buckhurst et al., at intraokulær spredning var den samme mellem forskellige klare intraokulære linse (IOL) design, men at multifokale linser skabte betydelig PDP10.
Det første halometer designet til præcist at måle visuelle glorier / eger blev beskrevet i 1924 af Robert Elliot. Enheden var hovedsagelig en lampe i en kasse med en lille blænde og en dias regel (endnu tidligere versioner anvendes tegninger af de visuelle effekter fra stearinlys). Flere variationer af dette tema fulgte9, indtil en enhed kaldet Aston Halometer endelig nåede markedet. Denne enhed10,11 er baseret på en lys hvid LED i midten af en tablet computer (emner identificere bogstaver omkring tabletten, som de bevæger sig centrifugally i 0,5 ° trin). Som nævnt tidligere, en udfordring med dette design er, at hvide lysdioder ikke er et godt match for solen. En anden er simpelthen, at kilden (en enkelt LED) ikke er tilstrækkelig lys til at fremkalde betydelige glorier og blænding eger. Forskerne pålagt Bangeter okklusion folier (hovedsagelig en diffuser) for at øge lys spredning (og mindske spektakulære refleksioner fra overfladen af tabletten). Dette risikerer imidlertid at forvirre kilden (dvs. en stor del af spredningen kommer derefter fra diffusoren og ikke inhomogeneiteterne i øjet selv – selve variablen, der skal kvantificeres). Redesignet af halometeret har flere funktioner, der har til formål at løse disse problemer. For det første bruger det bredbånds xenon som en solsimulator12 og bruger den originale blændemetode introduceret af Elliot med præcisionscentrerede calipre.
Lysskjoldet, der danner den centrale blændeåbning, har den ekstra fordel, at det kan opdeles i to mindre åbninger, der langsomt kan flyttes fra hinanden for at måle lysspredning (i det væsentlige en adfærdsmæssigt afledt punktspredningsfunktion; se figur 4). Dette design er nu blevet brugt i flere nyere undersøgelser til at vurdere de optiske egenskaber ved fotokrome kontaktlinser13. Samlet set, måling af diameteren af glorier og eger, den minimale afstand mellem to punktkilder af lys (lysspredning), og blænding skarphed, omhandler ikke kun, at en patient lider af blænding ved hjælp af virkelige forhold, men også hvordan. De adfærdsmæssige virkninger af lys scatter i øjet er ikke et unitært fænomen4,14,15. Hver af disse variabler forklarer et relativt unikt aspekt af variansen i den visuelle funktion. Halos, for eksempel, skyldes fremad lys scatter primært stammer fra den krystallinske linse. Eger (hovedsagelig ciliary corona) stammer fra diffraktion og afvigelser, der opstår fra små partikelspredning langs den optiske sti14,16.
De visuelle konsekvenser af intraokulær spredning vurderes ofte som blænding handicap og ubehag17,18. Disse metoder fokuserer direkte på dysfunktion og let smerte, der ledsager intenst lys, men ikke direkte på, hvordan det deaktiverer synet. Hvordan er også vigtigt, men fordi intraokulære scatter ikke kun påvirker synet, når det er intenst. Selv et svagt visuelt billede (f.eks. lav luminans, mål med lav kontrast) kan forringes ved lysspredning. Den underliggende optik15 kan beskrives ved hjælp af Strehl-forholdet, punktspredningsfunktionen eller diffusionsindekset (stort set uafhængigt af luminans). En anden metode, der er effektiv selv ved lavere luminans (10 cd/m2 i denne opsætning), indebærer måling af adskillelsen af topunktskilder. Personer med en bredere punktspredningsfunktion vil kræve mere adskillelse, før to små lyspunkter vises adskilte. Rayleigh-kriteriets metode til at kvantificere spredningen af to små punktlyskilder har en lang historie19. I det foreliggende tilfælde blev denne metode tilpasset for at øge dens økologiske gyldighed (f.eks. ved hjælp af hvid xenon, der simulerede middagssol).
Figur 5 viser en begrebsmæssig tegning af blændingsstyrkesystemet. I det væsentlige begynder det med en lys lyskilde, der simulerer sollys (xenon pærer er typisk et godt valg, 1000 watt giver tilstrækkelig intensitet). Lys fra kilden afkøles med et vandbad (gennemsigtigt til synligt lys) og derefter manipuleres af en række linser, der bærer lys i fokuserede og kollimerede bjælker. Et cirkulært neutralt tæthedsfilter dæmper lyset, som derefter ledes gennem bogstavformede åbninger. Motivet sidder i en fast afstand fra den isolerede stimulus (~ 7 m) og ser stimulus med det ene øje ad gangen (øjenposition fastgjort af en øjenkop). Hvad emnet ser, er en række breve, der selv er blænding kilde. Når lyset er for intenst for et givet motiv, er konsekvent korrekt identifikation ikke mulig. Glare skarphed tærskler kan defineres ved hjælp af et vilkårligt antal klassiske psykofysiske teknikker.
Halometerets grundlæggende design svarer til den ovenfor beskrevne anløbsrørsenhed og kan anvende den samme lyskilde (en intens xenon) og et optisk bord13. De to elementer, der adskiller sig, er indførelsen af et lysskjold, der indeholder små bevægelige åbninger og centreringspræcisionskalibre. Blænden i lysskjoldet er 4 mm i diameter og baggrundsbelyst af lyskilden. Bredbåndslyset, der passerer gennem dette lille hul, skaber en lyspunktskilde, der spredes (det mønster, der bestemmes af observatørens optiske egenskaber, så for nogle taler det mere, andre har mere diffus haloing), og caliperne bruges til at måle denne geometri. Den 4 mm blænde i lysskjoldet kan opdeles i to mindre åbninger (2 mm hver), der langsomt kan flyttes fra hinanden, indtil spredningen af hver ikke overlapper hinanden. Denne afstand (spores af et mikrometer på lysskjoldet) bruges som den adfærdsmæssigt afledte punktspredningsfunktion (topunktstærskler).
Gloriemets diameter (diffust lys omkring punktkilden) og stjerneskud (koncentriske stråler, der udstråler udad fra punktkilden) blev bestemt ved hjælp af grænsemetoden (i stigende og faldende tilstand). Forskeren flyttede kæberne på caliperen (udad fra midten), indtil motivet angav, at guiderne lige omringede glorien eller stjerneskuddet. Når de topunktsmålere foretages, flyttes de to små tilstødende åbninger langsomt fra hinanden (vandret), og motiver angiver, hvornår spredningen fra hvert lyspunkt ikke overlapper hinanden (f.eks. når de først opfatter et lille sort mellemrum mellem de to punkter). Hammond et al.13har beskrevet et teknisk skema over systemet.
Måling af den måde, at lys scatters instruerer arten (og korrektion) af problemet. Starbursts (perifere eger), glorier, og blænding handicap og ubehag alle har individuelle egenskaber. Når øjet er kompromitteret af aldring, sygdom9, eller kirurgi8, disse optiske fænomener ændrer sig også på forskellige måder. Haloer ses f.eks. ofte som et relativt homogent slør, mens stjerneskud har tendens til ikke at være homogene og strække sig ind i periferien. Dette mønster er tydeligt demonstreret af Hammond et al.13.
Disse forskellige mønstre indebærer , at der er behov for forskellige typerkorrektioner 7. For eksempel har makulade pigmenter (gule pigmenter koncentreret i macula) vist sig at være nyttige til at korrigere centrale blænding (lys sløring i synsvidde)20. Men da disse pigmenter kun er i og omkring nethindeføl, påvirker de ikke lysspredningen uden for dette område21. Til dette formål er filtrering i den mere forreste del af øjet ønskelig, såsom ved brug af tonede briller22, kontaktlinser13eller intraokulæreimplantater 23. Alt andet lige, personer med optimal blænding skarphed kan skelne bogstaver på langt højere intensiteter end dem med dårlig blænding skarphed.
Tidligere undersøgelser har også vist , at målinger af lysspredning ikke korrelerer godt med mere almindeligt målte målinger som synsstyrke4. Dette motiverede udviklingen af en lys scatter metode, der blev konvolveret direkte med skarphed domme (svarende til en Snellen Chart). Tidligere metoder var baseret på detektion eller opløsning (f.eks. at se individuelle stænger i riste med varierende hyppighed) i modsætning til anerkendelse. Genkendelsesstyrke er dog ligesom andre former afhængig af kontrasten mellem to elementer i et billede. Lysspredning kan forringe denne forskel og var den afhængige foranstaltning i de nuværende blændingsvurderinger. Som det fremgår af de empiriske resultater af denne unge, stort set homogene prøve, alt andet lige, er der store individuelle forskelle i, hvordan lysspredningseffekter fungerer under virkelige forhold.
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne vil gerne anerkende Dr. Sarah Saint for hendes hjælp til at indsamle halometer data.
Glare Recognition Acuity: *Indicates handmade equipment | |||
100 mm Circular Neutral Density Filter | Edmund's Optical | Stock #54-082 | |
1000W xenon arc lamp Bulb) | Newport | Model 6271 | |
Breadboard optics table | Newport | Model IG-36-2 | |
*Chin rest assembly | |||
*Circular rotator and letter apertures | Letter apertures can be constructed or purchased as metal stencils | ||
*Digital potentiometer and readout | This simply supplies a nominal readout for the position of the circular wedge (essentially a voltmeter connected to a potentiometer) | ||
Plano-convex achromatic lenses | Edmund's Optical | Model KPX187-C | 100 mm EFL, anti-reflective coating in the visible, 50.8 mm diameter (mounting is also available from this supplier) |
Radiometer | Graseby Optronics United Detection Technology (UDT) | Model S370 | |
Research arc lamp housing and power supply | Newport | Model 66926 | |
Spectral radiometer | PhotoResearch Inc | PR650 | |
Trial lenses | Premier Ophthalmic Services | SKU: RE-15015 | |
*Water bath | Two optical flats enclosing a cylindrical tube filled with water containing a small amount of formalin | ||
Halometer: *Indicates handmade equipment | |||
1000 W xenon arc lamp | Same as above | ||
Arc lamp power supply | Same as above | ||
Breadboard optics table | Same as above | ||
*Calipers | |||
*Chin and forehead rest | |||
Digital micrometer | Widely available | ||
*Light shield | Must be able to serve as a baffle, equipped with a collapsible baffle, equipped with two movable apertures (2 mm each) | ||
Plano-convex achromatic lens | Edmund's Optical | 200 mm Effective Focal Length |