Summary
I detta protokoll beskriver vi de konceptuella designelementen och den strukturella utvecklingen av en bländningsskärpa. Dessutom beskrivs utformningen av en anordning för mätning av positiv dysphotopsi (halos, ekrar) och tvåpunkts ljuströsklar.
Abstract
Intraokulär spridning, med tillhörande funktionella manifestationer, är en ledande orsak till fordonsolyckor och en betydande biomarkör av fördärvlig och overt okulär sjukdom (t.ex. sjukdomar i hornhinnan och linsen). Nästan alla nuvarande metoder för att mäta beteendemässiga konsekvenser av ljusspridning lider dock av olika begränsningar som främst återspeglar brist på konstruktion och innehålls giltighet: för att wit återspeglar åtgärderna inte tillräckligt verkliga förhållanden (t.ex. artificiellt ljus kontra solljus) eller vardagliga uppgifter (t.ex. erkännande under visuellt krävande förhållanden).
Detta protokoll beskriver två nya, ekologiskt giltiga metoder för att mäta beteendemässiga effekter av intraokulär spridning genom att kvantifiera spridning geometri och visuella erkännande under bländning villkor. Den förstnämnda mättes genom att bedöma diametern på halos och ekrar som resulterade från en ljuspunktskälla. Ljusspridning (i huvudsak punktspridningsfunktionen som bestäms med Rayleigh-kriterier) kvantifierades genom att bestämma det minsta tillåtna avståndet mellan två små punkter av bredbandsljus. Det senare gjordes baserat på identifieringen av bokstäver som bildades med hjälp av bländare genom vilka starkt ljus lyste.
Introduction
Bländning definieras ofta som en nedbrytning av optisk klarhet till följd av intraokulär spridning inom okulär media. Denna scatter förvränger bildens representation på näthinnan och ger en störd skildring av den visuella scenen. De flesta allvarliga olyckor relaterade till bländning inträffar på grund av intraokulär spridning dagtid orsakad av solen1. Detta ursprung innebär att tid på dagen och säsong (solläge) är betydande variabler samt förarens ålder2,3. Med tanke på bländningens betydelse som säkerhetsfråga har det gjorts flera metodstudier inriktade på (mestadels kommersiella) anordningar för testning av individuella skillnader och gruppskillnader4. Ofta manifesterar detta sig som starkt ljus (vanligtvis halogener eller fluorescerande) som omger ett skärpadiagram eller galler. Beroende på individens egenskaper (t.ex. okulär pigmentering, linstäthet)5, orsakar de abuttingljusen en förtäckt luminans som försämrar prestandan. Först rodnar dessa uppgifter verkar ha hög ansikts giltighet. Som illustreras i figur 1A, B, ökar spridningen direkt slöja objekt, och tillgängliga tester fångar varians som kan hänföras till intensiteten hos bländningskällan och personliga egenskaper. Testerna har dock flera nackdelar6 och lämnar många viktiga aspekter av scatter obesedda. Den första, och mest uppenbara, är helt enkelt att den vanligaste bländkällan i vardagen är solen.
Scatter inom ögat har ett komplext beroende av våglängd som förvärras av ålder och okulär pigmentering7. I den mån ett test avviker från denna naturliga källa kan dess förmåga att förutsäga visuell funktion under dessa omständigheter vara begränsad. Vanliga tester använder vita lysdioder (lysdioder) eller sidomonterade halogener. I en tidig studie av 2 422 europeiska förare noterade van den Berg et al. att spridning inom ögat och synskärpa var relativt oberoende prediktorer för kvaliteten på ett ämnes vision (spridning och skärpa korrelerades inte)4. I den verkliga världen kommer dock bländning ofta direkt från det objekt som ses. Bländningskällan kan komma uppifrån (t.ex. solen) eller sidan (t.ex. bil strålkastare), men den förtäckta luminansen är direkt i siktlinjen. I denna studie försökte forskarna ta itu med båda dessa frågor genom att välja en ljuskälla som nära matchade middagsdagssolen (figur 2), och utforma en uppgift som baserades på erkännande (inte bara upptäckt) och där uppgift och ljusstress samtidigt var i direkt siktlinje för tittaren.
Förutom att dölja luminans minska synskärpa (sprida sig längs siktlinjen), påverkar många förhållanden den faktiska geometrin av spridning i ögat (dvs. inte bara framåt ljusspridning inom makula) och försämrar synen. Detta beskrivs av halos och ekrars vanliga utseende (eller när det är tillräckligt försvagande, positiv dysphotopsi (PDP) (för exempel, se figur 3). PDP är en vanlig biverkning hos individer som har genomgått LASIK korrigerande kirurgi8 utöver de med grå starr (ofta kallas kliniskt som "oacceptabla" PDP9-denna demografiska omfattar ungefär hälften av befolkningen i åldern 70 år och äldre). PDP korrigeras ofta inte genom kataraktkirurgi eftersom själva operationen skapar inhomogeniteter i hornhinnan, implantatets sittplatser i linskapseln är ofullkomliga och många linsdesigner, samtidigt som man tar itu med vissa frågor som presbyopi, skapar andra som förfalskning och halos. Till exempel visade Buckhurst et al. att intraokulär spridning var densamma mellan olika tydliga intraokulära lins (IOL) mönster, men att multifokala linser skapade betydande PDP10.
Den första halometern som var utformad för att exakt mäta visuella halos/ekrar beskrevs 1924 av Robert Elliot. Enheten var i huvudsak en lampa i en låda med en liten bländare och en glidregel (ännu tidigare versioner använde ritningar av de visuella effekterna från ljus). Flera variationer av det temat följde9 tills en enhet som heter Aston Halometer äntligen nådde marknaden. Denna enhet10,11 är baserad på en ljus vit LYSDIOD i mitten av en Tablet PC (motiv identifierar bokstäver som omger surfplattan när de rör sig centrifugally i 0,5 ° steg). Som nämnts tidigare är en utmaning med denna design att vita lysdioder inte är en bra match för solen. En annan är helt enkelt att källan (en enda LED) inte är tillräckligt ljus för att inducera betydande halos och bländnings ekrar. Forskarna införde Bangeter ocklusionsfolier (i huvudsak en diffusor) för att öka ljusspridningen (och minska spekulära reflektioner från tablettens yta). Detta riskerar dock att förvirra källan (dvs. mycket av spridningen kommer då från spridaren och inte inhomogeniteterna i ögat självt - själva variabeln som måste kvantifieras). Omdesignen av halometern har flera funktioner avsedda att ta itu med dessa problem. För det första använder den xenon med bredband som solsimulator12 och använder den ursprungliga bländarmetoden som elliot introducerade med precisionscentrerade kalibrar.
Ljusskölden som bildar den centrala bländaren har den extra fördelen att den kan delas upp i två mindre bländare som långsamt kan flyttas isär för att mäta ljusspridning (i huvudsak en beteendemässigt härledd punktspridningsfunktion; se figur 4). Denna design har nu använts i flera nyligen genomförda studier för att bedöma de optiska egenskaperna hos fotokroma kontaktlinser13. Sammantaget, mäta diametern på halos och ekrar, det minimala avståndet mellan två punktkällor av ljus (ljusspridning) och bländskärpa, adresserar inte bara att en patient lider av bländning med hjälp av verkliga förhållanden, men också hur. Beteendeeffekterna av ljusspridning i ögat är inte ett enhetligt fenomen4,14,15. Var och en av dessa variabler förklarar en relativt unik aspekt av variansen i visuell funktion. Halos, till exempel, är resultatet av framåtljusspridning som främst härrör från den kristallina linsen. Ekrar (i huvudsak ciliary corona) härrör från diffraktion och avvikelser som uppstår från små partiklar som sprider sig längs den optiskavägen 14,16.
Protocol
OBS: De förfaranden som beskrivs i följande protokoll följer alla institutionella riktlinjer för humanämnets forskning. Denna studie godkändes av Georgiens universitets institutionella granskningsnämnd, och de experimentella förfarandena genomfördes i enlighet med riktlinjer för god klinisk praxis och de etiska principerna i Helsingforsdeklarationen.
1. Konstruera bländningsskärpan
OBS: En konceptuell ritning av systemet visas i figur 5.
- Börja med ett optiskt bord och installera en 1000 W xenon båglampa med tillhörande strömförsörjning i bänkens bakre ände (se bild 5).
OBS: Det bästa valet för ett optiskt bord är en brödskiva med ett galler av monteringshål, vanligtvis M6-skruvgängan på ett 25 mm galler. Den minsta storlek som krävs är ~91 cm x 122 cm. En begränsning med dessa system är att om ljusutgången inte är konstant (inom och över sessioner) skulle små variationer tolkas som variation i beteendemässiga tröskelvärden. Se därför till att strömförsörjningen är starkt reglerad med optiska återkopplingssensorer för att säkerställa konstant ljusutgång under experimentella sessioner och över tid. - Montera den första linsen i ett läge som kolliderar ljuset från källan (se b i figur 5)och för in ett optiskt element för att avlägsna värme inom optiken som genereras av den intensiva ljuskällan (figur 5C).
OBS: Alla linser i systemet är planokonvexa akromater med antireflektionsbeläggning. Den effektiva brännvidden är ~100 mm och diametern är ~5 cm (något större än ljuskällans utgångsöppning). Infraröda filter kan användas för att ta bort värme, men de inkräktar ofta i det synliga. Ett vattenbad är ett trevligt alternativ. I det nuvarande systemet omsluter två optiska lägenheter ett rör fyllt med vatten. - För in nästa lins (se d i figur 5) i det optiska systemet för att rikta ljuset mot en liten punkt på filtret för cirkulär neutral neutral densitet på 100 mm (se e i figur 5), som dämpar ljuset över ett linjärt område med cirka 2 stockenheter med optisk densitet. Bestäm filtrets nominella position med hjälp av en digital avläsning i kombination med en potentiometer (se j i figur 5). Använd en kalibrerad radiomätare för att bestämma den faktiska mängd ljus som överförs som motsvarar det cirkulära filtrets position och för att regelbundet bekräfta att den totala energin i systemet förblir konstant under experimentet.
OBS: Eftersom filtreringen görs över en lutning måste ljuset riktas mot ett ganska litet område (4-9 mm2) när du passerar genom det cirkulära filtret (denna position är också bra för att förbrylla med en liten bländare som bara passerar det fokuserade ljuset).- Använd en mekanisk slutare eller helt enkelt ett blockeringsfilter och en hållare för att ocklusivt stimulera mellan försöken (se f i figur 5).
- Lägg till nästa lins i systemet, en kolliderande lins (se g i figur 5), placerad så att ljuset expanderar för att matcha diametern på varje bokstavsöppning (10,16 cm), som helt belyser optotypen (7,62 cm).
- Konstruera bokstavsöppningarna eller köp dem som metallstenciler: P, L, D, U, Z, E, T och F (se h i figur 5). Placera bokstavsöppningarna i en cirkulär rotator (för att möjliggöra enkel växling mellan bokstäver) med fjäderbelastad flik och divots för att låsa varje bokstav på plats så att det inte finns någon rörelse av hjulet under experimentet.
OBS: Bokstavsöppningarna var cirka 15 mm x 6 mm x 25 mm (~ 0,17°), och valdes eftersom de är klassiska Sloan optotyper och ungefär samma storlek. I detta system var luminansen mätt vid bokstavsöppningen 4000 lux; 40 lux när den mäts vid ögats plan. - Därefter förbryllar systemet så att motiven bara kan se de bakåtbelysta bokstavsöppningarna (t.ex. det intensiva ljuset som kommer ut ur ett "E"). Placera till exempel systemets optik i ett rum med motivet i ett angränsande rum. Placera ett hål i dörröppningen som gränsar till rummen och rikta in det så att försökspersonerna inte kan se experimenteraren eller herrelöst ljus. Om deltagaren inte kan höra experimenterarens instruktioner lägger du till ett intercom-system.
- För att säkerställa att ögats position i förhållande till det visuella systemet är ganska exakt, skapa någon form av huvud- och hakstödsmontering - använd en gummiögonkopp monterad på ett svart rör (båda monterade på en rörlig vagn). Som gjort i detta protokoll, lägg till ett fäste bakom röret för att möjliggöra användning av försökslinser för att korrigera för brytningsfel med hjälp av standardiserade linser (dvs. ingen toning).
OBS: Användning av försökslinser kommer också att möjliggöra användning av ett glas "tomt" för att säkerställa att de optiska effekterna av dem som inte behövde brytningskorrigering matchar dem som krävde brytningskorrigeringsoptik (se i i figur 5).- Se dessutom till att visningsstationen är säkrad så att den inte flyttas mellan motiven. Använd en lasernivå för att säkerställa att ögonstycket anpassas till optiken (7 m från ögats plan).
2. Mätning av bländigenkänningsskärpa
OBS: I början av en experimentell session bekräftas det att alla optiska element i systemet är i linje, ljusintensiteten (utan dämpning) är korrekt och motivets öga är i rätt position. Uppgiften förklaras sedan för ämnet (bokstavsidentifiering), och stimuli presenteras i slumpmässig ordning på olika intensitetsnivåer. Målet är att hitta den högsta intensiteten vid vilken ett ämne fortfarande korrekt kan identifiera enskilda bokstäver (med det faktiska tröskelvärdet definierat probabilistiskt vid 75% korrekt detektering, 6 korrekt av 8).
- Använd metoden för gränser (för att komma nära tröskelvärdet) och sedan konstanta stimuli för att få ett exakt värde på ämnets bländningsigenkänningsskärpatröskel.
OBS: Det finns mer exakta psykofysiska metoder tillgängliga (signaldetektering, påtvingat val), men denna metod användes baserat på antalet åtgärder och tidsbegränsningar. - Använd en slumpmässig bokstavsgenerator för att organisera bokstäverna på hjulet i en unik, slumpmässig ordning. Använd bokstäver för öppningar som ofta finns i andra igenkänningsuppgifter (t.ex. Snellen-diagram, Sloan-bokstäver).
Obs: Bokstäverna som användes i den nuvarande metoden var P, L, D, U, Z, E, T och F. - Innan du börjar protokollet, förklara arten av den experimentella uppgiften genom att visa ämnet suprathreshold stimuli. Se till att ämnet är medvetet om att uppgiften är ganska enkel: kan brevet ses eller inte? Kör tillräckligt med försök för att generera en psykometrisk funktion som möjliggör härledning av en exakt probabilistisk tröskel.
3. Konstruera halometeranordningen
- Använd samma steg 1.1-1.2 när du ställer in optiktabellen för dessa åtgärder. Se till att ljuset från källan lyser upp ljussköldens baksida över ett tillräckligt utrymme (13-14 cm) för att möjliggöra en separation av de två punkterna.
- Installera ljusskölden och se till att den fungerar som en baffel genom att blockera det mesta av ljuset som kommer från ljuskällan så att motivet bara ser ljuset komma från bländaren och innehåller en liten (~ 4 mm) bländare för halo / ekermåtten. Fäst en digital mikrometer på baksidan av ljusskölden som ska användas för att mäta den fysiska separationen av de två ljuspunkterna.
OBS: Bländaren måste framställas av två öppningar och rörliga öppningar (2 mm vardera), och skölden måste innehålla en hopfällbar baffel så att baffelospelet, när öppningarna flyttas isär, förbryllar ljuset från att passera mellan dem. - För att upprätthålla överensstämmelse med detta protokoll, se till att ljusutgången som mäts vid ljusskölden är 10 cd/m2.
- I enlighet med schemat(figur 2)13, placera de centrerande bromsoken i utrymmet mellan ljusskölden och motivens stabiliserade huvudposition (en enkel haka och pannstöd). Se till att bromsokets käkar är i linje med bländaren på 4 mm och ~13-14 cm i höjd.
OBS: Det är bra att sätta lite reflekterande material på ämnessidan så att de tydligt kan ses. Käftarna rör sig lika från mitten, och deras position indikeras av en Vernier-skala. - För att upprätthålla överensstämmelse med den inställning som används i detta protokoll, kontrollera att ljusskölden är ~ 100 cm och att bromsoken är ~ 60 cm från motivet öga.
- När du gör tvåpunktsmåtten, använd en lång brännviddslins. Bestäm den exakta placeringen av denna slutliga lins baserat på brännvidden och avståndet från ljusskölden och motivet ögats plan. Ta bort objektivet när du gör halo/ekermåtten.
OBS: En 200 mm akromatisk plano-konvex lins 18 cm från ögats plan användes i denna inställning (detta placerar ögat i fokuseringsstrålen, men inte vid fokuseringsplanet, ögat är främre till den slutliga brännpunkten). Detta används eftersom individer med mycket god skärpa och låg spridning ofta kan se två abutting små ljuspunkter även när de är mycket nära. Fokuseringslinsen gör att punkterna överlappar varandra och förstorar det avstånd som krävs för att skilja två punkter. - Använd en vit reflektansstandard placerad vid ögat och en teleskopspektrala radiometer för att mäta spektralljusutgången, både radiometralt och fotometriskt, för att säkerställa att det synliga spektrumet har önskade egenskaper (i detta fall simulerat solljus, figur 2). För att övervaka energiutgången oftare och med en mycket känslig detektor, använd en vanlig radiomätare med ett kiselbaserat fotohuvud.
OBS: Sådana ljusutgångsmätningsanordningar ger både kurvans spektralform och fotometriska värden (mätt i samma position vid själva ögat).
4. Bländningsgeometri
OBS: Före testningen gavs försökspersonerna exempel på halos och starbursts i naturliga scener (se figur 3).
- När motivet är justerat, flytta bromsokets käkar tills det bara omger halo, och sedan tills det bara är vid stjärnbursts eller ekrar yttre omkrets. Få tröskelvärdet genom att beräkna spridningen från båda riktningarna (inifrån och ut till in).
- När du börjar tvåpunktsåtgärderna, säkerställ maximal närhet av de två 2 mm öppningarna; observera att stimulansen kommer att visas som en enda ljuspunkt. Flytta långsamt isär de två bländarna och kvantifiera avståndet med den bakåtvända digitala mikrometern, centrerad på bländarna. Från "nollpunkten" (abutting bländare) be försökspersonerna att ange när spridningen från varje ljuspunkt inte överlappar (vanligtvis fungerar en riktning bra här).
- Eftersom vissa fel kan uppstå om motivet blir feljusterat med systemet, använd en liten borrkamera (med infraröd) för att säkerställa att ögat alltid förblir i rätt position.
Representative Results
För bländningsskärpa mäter, 20 unga ämnen (genomsnittsåldern = 19 år, standardavvikelse (SD) = 1 år) med god skärpa testades. Resultaten i figur 6 visar variationen i antalet bokstäver som ses på en relativt ljus intensitetsnivå. Ett annat tillvägagångssätt för att analysera data skulle vara att använda rätt identifiering för att generera en psykometrisk funktion med tröskelvärde definierat som 6 identifieringar av 8 (energin vid 75% korrekt identifiering). Som visas i figur 6 finnsdet stor variation även när friska unga försökspersoner testas.
Data från halos och ekrar mäts i figur 7A,B och kommer från ett annat urval av 23 unga försökspersoner (medelålder = 20 år, SD = 4 år). Båda proverna rekryterades från studentpopulationen vid University of Georgia. Alla dessa ämnen hade god skärpa (20/20) och/eller korrigerades med tydliga kontaktlinser. Det minsta avstånd (mm) som krävs för att lösa två ljuspunkter som distinkt (tvåpunktströsklarna här) mättes också. Dessa uppgifter visas i figur 8.
Som ses i figur 6, figur 7och figur 8, trots att provet var så homogent (bestående av relativt unga friska observatörer med god syn), fanns det stor variation i beteendemässiga mått på spridning. Detta tyder på att kliniska standardmått för synfunktion (t.ex. skärpa) inte kvantifierar många visuella attribut som sannolikt påverkar synprestanda under verkliga förhållanden.
Bild 1: Två nattliga körscenarier. A)Minimal intraokulär spridning från bilens strålkastare med fotgängaren på vägen tydligt synlig. B)Hög intraokulär spridning från bilens strålkastare, som skymtar fotgängaren på vägen. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Bild 2:Graf som representerar spektralfördelningen av middagssol (röd), ljuskällan xenonbågen (svart) och en högljus vit LED-källa (blå). Förkortning: LED = lysdiod. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Bild 3: Exempel på PDP-symtom: ekrar (längst till vänster), halos (vänster) och starbursts (höger) och 2-punkts ljusspridning (längst till höger).
Figur 4: Semantisk representation av punktspridningsfunktionen och visuell illustration av bil strålkastare. Relativ energi på y-axel och visuell vinkel på x-axeln; visuell illustration av hur separationen mellan två ljusa ljuspunkter (strålkastare) är ett beteendemått på dess bredd. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Figur 5: En konceptuell ritning av bländningsskärpasystemet. Komponenterna omfattar a) en xenonljuskälla, b) sorteringslins, c) vattenbad, (d) fokuseringslins, e) cirkulärt filter (100 mm neutralt densitetsfilter), (f) filterhållare, (g) lins, (h) bokstavsöppningar i cirkulärt roterande hjul, i) refraktionskorrigering (försökslinser), (j) digital avläsning av cirkulär filterpotentiometer. Förkortningar: CL = sorteringslins; FL = fokuseringslins; L = lins; TL = försökslinser. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Bild 6: Ett stapeldiagram som visar antalet bokstäver som varje ämne kunde identifiera när stimulansens luminans hölls i en ljus konstant (absolut energi, 16 392 cd/m2). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 7:Ett stapeldiagram som visar de individuella skillnaderna ietturval av 23 unga, friska observatörer. (B) Individuella skillnader i Starburst diamater diagram. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Figur 8: Ett stapeldiagram som visar det minsta avstånd där två små ljuspunkter inte överlappade varandra (tvåpunktströsklar). Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.
Discussion
De visuella konsekvenserna av intraokulär spridning bedöms ofta som bländningssvårigheter och obehag17,18. Dessa metoder fokuserar direkt på dysfunktion och lätt smärta som åtföljer intensivt ljus, men inte direkt på hur det inaktiverar syn. Men hur är också viktigt, eftersom intraokulär spridning inte bara påverkar synen när den är intensiv. Även en lågintensiv visuell bild (t.ex. låg luminans, lågkontrastmål) kan försämras av ljusspridning. Den underliggandeoptiken 15 kan beskrivas med Strehl-förhållandet, punktspridningsfunktionen eller diffusionsindexet (till stor del oberoende av luminans). En annan metod, effektiv även vid lägre luminans (10 cd/m2 i den här inställningen), innebär mätning av separationen av två punktkällor. Individer med en bredare punktspridningsfunktion kommer att kräva mer separation innan två små ljuspunkter kommer att se distinkta ut. Rayleigh-kriteriet för att kvantifiera spridningen av två småpunktsljuskällor har en lång historia19. I förevarande fall anpassades denna metod för att öka dess ekologiska giltighet (t.ex. genom att använda vit xenon som simulerade middagsdagssol).
Figur 5 visar en konceptuell ritning av bländningsskärpassystemet. I huvudsak börjar det med en ljus vit ljuskälla som simulerar solljus (xenonlampor är vanligtvis ett bra val, 1000 watt ger tillräcklig intensitet). Ljus från källan kyls med ett vattenbad (transparent till synligt ljus) och manipuleras sedan av en serie linser som bär ljus i fokuserade och kollimerade balkar. Ett cirkulärt neutralt densitetsfilter dämpar ljuset som sedan passerar genom bokstavsformade öppningar. Motivet sitter på ett fast avstånd från den isolerade stimulansen (~ 7 m) och ser stimulansen med ett öga i taget (ögonpositionen fixerad med en ögonkopp). Vad ämnet ser är en serie bokstäver som själva är bländningskällan. När ljuset är för intensivt för ett visst ämne är konsekvent korrekt identifiering inte möjlig. Bländningsskärpa trösklar kan definieras med hjälp av valfritt antal klassiska psykofysiska tekniker.
Halometerns grundkonstruktion liknar den bländningsskärpa som beskrivs ovan och kan använda samma ljuskälla (en intensiv xenon) och optisk tabell13. De två elementen som skiljer sig åt är införandet av en ljussköld som innehåller små rörliga bländare och centrerande precisionsok. Bländaren i ljusskölden är 4 mm i diameter och är bakgrundsbelyst av ljuskällan. Det breda bandljuset som passerar genom detta lilla hål skapar en ljuspunktskälla som sprider sig (mönstret bestäms av observatörens optiska egenskaper, så för vissa ekrar det mer, andra har mer diffus haloing) och kalibrarna används för att mäta denna geometri. 4 mm bländaren i ljusskölden kan brytas i två mindre öppningar (2 mm vardera) som långsamt kan flyttas isär tills spridningen av var och en inte överlappar varandra. Det avståndet (spårat av en mikrometer på ljusskölden) används som den beteendemässigt härledda punktspridningsfunktionen (tvåpunktströsklar).
Halons diametrar (diffust ljus runt punktkällan) och starburst (koncentriska strålar som strålar utåt från punktkällan) bestämdes med hjälp av gränsmetoden (i stigande och fallande lägen). Forskaren flyttade bromsokets käkar (utåt från mitten) tills motivet indikerade att guiderna just omringade halo eller starburst. När tvåpunktsmåtten gör det flyttas de två små bländare långsamt isär (horisontellt) och motiven anger när spridningen från varje ljuspunkt inte överlappar varandra (t.ex. när de först uppfattar ett litet svart utrymme mellan de två punkterna). Ett tekniskt schema för systemet har beskrivits av Hammond et al.13.
Att mäta hur ljuset sprider sig instruerar problemets art (och korrigering). Starbursts (perifera ekrar), halos och bländnings funktionshinder och obehag har alla individuella egenskaper. När ögat äventyras av åldrande, sjukdom9, eller kirurgi8, förändras dessa optiska fenomen också på olika sätt. Halos ses till exempel ofta som en relativt homogen slöja, medan starbursts tenderar att inte vara homogena och sträcka sig in i periferin. Detta mönster visas tydligt av Hammondm.fl.
Dessa olika mönster innebär behovet av olika typer av korrigering7. Till exempel har makulapigment (gula pigment koncentrerade i makula) visat sig vara användbara för att korrigera central bländning (ljusslöja i siktlinjen)20. Men eftersom dessa pigment bara finns i och runt näthinnans fovea, påverkar de inte ljusspridning utanför det området21. För detta ändamål är filtrering i den mer främre delen av ögat önskvärd, till exempel med användning av tonadeglasögon 22, kontaktlinser13, eller intraokuläraimplantat 23. Allt är lika, individer med optimal bländningsskärpa kan urskilja bokstäver med mycket högre intensitet än de med dålig bländningsskärpa.
Tidigare studier har också visat att mått på ljusspridning inte korrelerar väl med vanligare uppmätta mätvärden som synskärpa4. Detta motiverade utvecklingen av en ljusspridningsmetod som var direkt sammansmår med synskärpa bedömningar (analogt med en Snellen diagram). Tidigare metoder baserades på detektion eller upplösning (t.ex. att se enskilda stänger inom galler av varierande frekvens) i motsats till erkännande. Igenkänningsskärpa, liksom andra former, är dock beroende av kontrasten mellan två element i en bild. Ljusspridning kan bryta ned den skillnaden och var det beroende måttet i de nuvarande bländnings synskärpa bedömningarna. Som framgår av de empiriska resultaten av detta unga, till stor del homogena prov, allt lika, finns det stora individuella skillnader i hur ljusspridning påverkar visuell funktion under verkliga förhållanden.
Disclosures
Författarna har inget att avslöja.
Acknowledgments
Författarna vill bekräfta Dr. Sarah Saint för hennes hjälp med att samla in halometerdata.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
References
- Sun, D., El-Basyouny, K., Kwon, T. J. Sun glare: network characterization and safety effects. Transportation Research Record. 2672 (16), 79-92 (2018).
- vanden Berg, T. J., et al. Straylight effects with aging and lens extraction. American Journal of Ophthalmology. 144 (3), 358-363 (2007).
- Kimlin, J. A., Black, A. A., Wood, J. M. Older drivers' self-reported vision-related night-driving difficulties and night-driving performance. Acta Ophthalmologica. 98 (4), 513-519 (2020).
- vanden Berg, T. J. The (lack of) relation between straylight and visual acuity. Two domains of the point-spread-function. Ophthalmic and Physiological Optics. 37 (3), 333-341 (2017).
- Vos, J. J. On the cause of disability glare and its dependence on glare angle, age and ocular pigmentation. Clinical and Experimental Optometry. 86 (6), 363-370 (2003).
- Diep, M., Davey, P. G. Glare and ocular diseases. Causes and Coping with Visual Impairment and Blindness. Rumelt, S. , IntechOpen. (2018).
- Coppens, J. E., Franssen, L., vanden Berg, T. J.
- Shah, M., Larson, B. Starburst phenomenon in wavefront-guided LASIK compared with conventional LASIK. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 46 (13), 4366 (2005).
- Babizhayev, M. A., Minasyan, H., Richer, S. P. Cataract halos: a driving hazard in aging populations. Implication of the Halometer DG test for assessment of intraocular light scatter. Applied Ergonomics. 40 (3), 545-553 (2009).
- Buckhurst, P. J., et al. Tablet app halometer for the assessment of dysphotopsia. Journal of Cataract & Refractive Surgery. 41 (11), 2424-2429 (2015).
- Buckhurst, P. J., et al. Assessment of dysphotopsia in pseudophakic subjects with multifocal intraocular lenses. BMJ Open Ophthalmology. 1 (1), (2017).
- Sayre, R. M., Cole, C., Billhimer, W., Stanfield, J., Ley, R. D. Spectral comparison of solar simulators and sunlight. Photodermatology, Photoimmunology & Photomedicine. 7 (4), 159-165 (1990).
- Hammond, B. R. Jr, et al. The effects of light scatter when using a photochromic vs. non-photochromic contact lens. Journal of Optometry. 13 (4), 227-234 (2020).
- Xu, R., et al.
- Westheimer, G., Liang, J. Influence of ocular light scatter on the eye's optical performance. Journal of the Optical Society of America. A. Optics, Image Science, and Vision. 12 (7), 1417-1424 (1995).
- vanden Berg, T. J., Hagenouw, M. P., Coppens, J. E. The ciliary corona: physical model and simulation of the fine needles radiating from point light sources. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 46 (7), 2627-2632 (2005).
- Aslam, T. M., Haider, D., Murray, I. J. Principles of disability glare measurement: an ophthalmological perspective. Acta Ophthalmologica Scandinavica. 85 (4), 354-360 (2007).
- Pierson, C., Wienold, J., Bodart, M. Review of factors influencing discomfort glare perception from daylight. Leukos. 14 (3), 111-148 (2018).
- Grimes, D. N., Thompson, B. J. Two-point resolution with partially coherent light. Journal of the Optical Society of America. 57 (11), 1330-1334 (1967).
- Hammond, B. R., Fletcher, L. M., Elliott, J. G. Glare disability, photostress recovery, and chromatic contrast: relation to macular pigment and serum lutein and zeaxanthin. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 54 (1), 476-481 (2013).
- Hammond, B. R., Sreenivasan, V., Suryakumar, R. The effects of blue light-filtering intraocular lenses on the protection and function of the visual system. Clinical Ophthalmology. 13, 2427-2438 (2019).
- Hammond, B. R. Attenuating photostress and glare disability in pseudophakic patients through the addition of a short-wave absorbing filter. Journal of Ophthalmology. 2015, 607635 (2015).
- Hammond, B., Renzi, L. M., Sachak, S., Brint, S. Contralateral comparison of blue-filtering and non-blue-filtering intraocular lenses: glare disability, heterochromatic contrast, and photostress recovery. Clinical Ophthalmology. 4, 1465-1473 (2010).
