Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 1

Verblinding en Strooilicht

Tom van den Berg, natuurkundige

Netherlands Institute for NeuroscienceRoyal Netherlands Academy of Arts and Sciences

t.j.vandenberg@nin.knaw.nlwww.nin.nl

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 2

Web search “glare pilots” maandag 30 sept 2013, 1.080.000 hits

Hits 1, 2, 4, 5

Hit 1: vliegen tegen de zon inVerblinding veroorzaakt vliegtuigcrash

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 3

Hit 2: zichtbaarheid in de kockpitVerblinding maakt ipad onleesbaar

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 4

Hit 4: verblinding veroorzaakt vermoeidheid

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 5

Hit 5 verblinding door lasers

Als strijdmiddel

En “recreatief”

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 6

Flight simulator onderzoek naar verblinding door laser

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 7

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 8

Remedie erger dan de kwaal?

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 9

EASA keuringseis:

verblindingsgevoeligheid “normaal”

Hoe daar invulling aan te geven?

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 10

Het ProbleemEverybody experiences a spreading of light around bright light sources.

It deteriorates vision, because contrast is lost.

To what extent?

The seeming luminosity of the light spreading.

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 11

Historisch verblinding = strooilicht

• Holladay (1926), Stiles (1928-29), Crawford (1936) Dispute on neuronal versus optical nature of glare decided in favor of the optical nature. This is now generally accepted.

• International Standards Committee (CIE) decided to identify disability Glare = Retinal Straylight since disability glare can so fully be understood on the basis of straylight.

• Studies have identified the light scattering processes in the eye that lead to retinal straylight

• Vos and Van den Berg 1999. CIE standards report giving equations for disability glare (=straylight) for age-normals.

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 12

Strooilicht is van optische oorsprong,veroorzaakt door lichtverstrooiing in het oogdoor onzuiverheden/troebelingen (soort mist)

Spleetlampbeelden jong en oud oog

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 13

Strooilicht

en de “punt-spreid-functie”

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 14TJTP van den Berg 14

2 effecten van media verstoringlichtspreiding over grote hoekafstanden (strooilicht)

enover kleine hoeken (brekingsfouten, gezichtsscherpte)

5mm pupil

24°

20’2°

aberrometry double pass

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 15TJTP van den Berg 15

Visual acuity1 min of arc => 0.02ºContrast sensitivity18..3 cycl/degree=> 0.06..0.33º

Visual acuity1 min of arc => 0.02º

Straylight=> 1..30º

Visual acuity1 min of arc => 0.02º

Point Spread Function (PSF)Point Spread Function (PSF)

Contrast sensitivity18..3 cycl/degree=> 0.06..0.33º

CIE 1999 standard

Graphics by Ralph Michael

Ophthalmic and Physiological

Optics 29 (2009) 345-350

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 16

Simulaties voor karakteristieke waardes

Gebaseerd op kwantitatieve kennis van strooilicht(de “strooilicht parameter” s)

Effecten van strooilicht in “natuurlijke”omstandigheden

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 17

Strooilicht effectenNon-traffic related effects

The signs in the NORI elevator

Normal 67y, log(s)=1.3 Early cataract, log(s)=1.6

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 18

Strooilicht effectenNon-traffic related effects

Against-the-light face recognition

Young normal some cataract, log(s)=1.4

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 19

visual acuity 0.4

increasedstraylight log(s) = 1.47

upcoming headlightswhile driving at night

average normal eye

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 20

Strooilicht effectenGlare is not restricted to twilight conditions

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 21

Verblindingsonderzoek Scheepvaartseineni.o.v. RWS/Zandvliet15 November 2007.

Dr TJTP van den Berg.Nederlands Instituut voor Neurowetenschappen,

Koninklijke Akademie van WetenschappenAmsterdam, www.nin.nl

Strooilicht effecten

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 22

Verblindingsonderzoek Scheepvaartseineni.o.v. RWS/Zandvliet15 November 2007.

Dr TJTP van den Berg.Nederlands Instituut voor Neurowetenschappen,

Koninklijke Akademie van WetenschappenAmsterdam, www.nin.nl

Strooilicht effecten

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 23

Strooilicht effecten

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 24

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 25

meting strooilicht / verblindingsgevoeligheid

- Occupational testing. Pilots, driver licensing- FDA: standard as defined by driving simulation

- First complaints in early cataract development. Early cataract surgery

- Refractive surgery effects on clarity of the cornea (functional effect of haze)

- Evaluation of corneal transplant procedures- Corneal dystrophies ect.

- Contact lens induced changes

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 26

Strooilichtbepaling met behulp van“visuele fotometrie”

Establish identity between the observed light and a reference light of known value

Psychophysical method“Compensation Comparison”

Van den Berg, Coppens, Franssen, ARVO 2005

TJTP van den Berg 27

Vergelijkingstest voor bepaling van strooilicht-intensiteit.

2 veldjes, één met alleen strooilicht, de ander met vergelijkingslicht

Patient geeft met 2 knoppen aan welk veldje sterker is

•Functional value: straylight parameter “s”, given as log(s) (compare logMAR)

•1.5 min. test duration

•Objective assessment

•Estimation of individual measurement reliability

Psychophysical method“Compensation Comparison”

Van den Berg, Coppens, FranssenARVO 2005

Patent owned by Royal Academyand licensed to Oculus

Oculus C-Quant

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 27

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 28

1.0

1.3

1.6

1.9

2.2

2.5

1.0 1.3 1.6 1.9 2.2 2.5log(s) optical (2 methods)

aver

age

(n=4

) log

(s)

psyc

hoph

ysic

al

Test van de methodedoor verstrooiende filters te gebruiken met gecalibreerde waarde

Examples of scatter models

7 scatter models4 subjects

Ophthalmic and Physiological Optics 29 (2009) ) 345-350

Perfect functional assessment

of straylight in patients possible

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 29

Data from the 2003-2004

GLARE study among 2422

European drivers

Frequently > 4x

increasedstraylight levels are

found.

Strooilicht in oculair gezonde populatie“normale” toename met de leeftijd. Verdubbeling bij 65jr

Serious visual handicap

straylight increase >4xcompared toyoung eye

Amer. J Ophthalmol. 2007 144:358-363.

Reference level log(s)=0.9

2x verhoogd = ref+3sd .

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 30

Strooilicht in de populatie

A

refractive chirurgie

EASA keuringseis: verblindingsgevoeligheid “normaal”

Dwz binnen normale grenzen => gemiddeld plus 2x(3x) standard deviation

Dit komt overeen met een verhoging tov gemiddeld met een factor 2,of 0.3 log eenheid

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 31

                                                                  

                                                                   

www.lasik-center.com

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 3232nnhttp://www.revophth.com/content/d/wills_resident_case_series/i/1286/c/24778/Accessed 15 mar 2011

potential causes ofstraylight problems

hazefolds

interface debrisingrowth

etc.

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 33

Een piloot, ontevreden na het laseren van zijn ogen

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 34

.

.

Decimal VA 1.0Straylight 3x increased

80y

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 35

.

.

Preop good LASIK caseDecimal VA 1.0straylight normal

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 36

.

.

Postop good LASIK caseDecimal VA 1.0straylight no sign. change

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 37

.

.

Preop worst LASIK case seenDecimal VA 1.0straylight normal

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 38

.

.

Postop worst LASIK caseDecimal VA 1.0Straylight 5x increased

2007-2011 Studies by Beerthuijzen et al., Vignal et al.,Lapid et al., Rozema et al., Wang et al., Paarlberg et al.

Gemiddeld geen strooilichttoename na refractieve chirurgie

in research centers

Maar wel incidentele strooilichttoenames(correlated with clinical findings haze, interface debris,

…)

suggestions that refractive surgery may relieve the cornea from ill tolerated contact lenses

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 39

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 40

0.4

0.7

1

1.3

1.6

1.9

2.2

2.5

10 20 30 40 50 60 70 80 90

age (years)

log

stra

ylig

ht p

aram

eter

PRK/LASIKRKaverage normal+ 2 s.d.- 2 s.d.

Sign. (P<0.01) straylight increasecompared to normal population

Proposed Disability glareLimits

For drivers(straylight x4)

For pilots(straylight x2)

Reference level(straylight x1)

Onafhankelijke data van een militair keuringscentrum (Van Verre, Brussel).Van Bree, van Verre, Devreese, Larminier, van den Berg. Ophthalmology 2011;118:945-953.

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 41

“Straylight Values after Refractive Surgery: Screening for Ocular Fitness inDemanding Professions”

Van Bree, van Verre, Devreese, Larminier, van den BergOphthalmology 2011

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 42

Strooilicht in de populatie

B

lens veroudering / staar (cataract)

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 43

Data from the 2003-2004

GLARE study among 2422

European drivers

Frequently > 4x

increasedstraylight levels are

found.

Strooilicht in de populatie“normale” toename met de leeftijd

Serious visual handicap

straylight increase >4xcompared toyoung eye

Amer. J Ophthalmol. 2007 144:358-363.

Reference level log(s)=0.9

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 44

danger zone for driving (at night)

straylight increase >4xcompared toyoung eye

OS

0

0.5

1

1.5

2

2.5

-0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Visual Acuity (logMar)

Sta

rylig

ht V

alue

(log

(s))

OS

Visual acuity< 0.5

(<10/20)logMar>0.3

good 1.6 1.0 0.5 badDecimal visual acuity

Data from the GLARE study among 2422

European driversvdBerg et al.

AJO July 2007

Frequently > 4x increasedstraylight levels

are found.

Strooilicht vergeleken met gezichtsscherpte.

Goede gezichtsscherpte is niet genoeg

Amer. J Ophthalmol. 2007 144:358-363.

Area of serious visual handicap

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 45

Strooilicht in de populatie

C

strooilicht na vervanging ooglens door implant (staaroperatie)

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 46

http://www.avclinic.com/Cataract.htmAccessed 15 mar 2011

Staar/cataract vervanging door een (heldere) kunstlens

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 4747

. .

Cataract preopDecimal VA 0.7Straylight 8x increased

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 48RdamLM6 16Maa2011 48

. .

Cataract postopDecimal VA 0.9Straylight low age-normal

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 49

Oculus C-Quant

Straylight pre- and post routine cataract surgeryStraylight improvement factor 3.24 (sd 2.3)

(Visual acuity improvement factor 1.74 (sd 1.4))

95% chance of improvement log(s)=1.4(309 cataract surgeries)

normal phakic interval

Oculus C-Quant

Reference level log(s)=0.9

y = 0.0051x + 0.8622

0.40

0.70

1.00

1.30

1.60

1.90

2.20

30 40 50 60 70 80 90

stra

ylig

ht lo

g(s)

age (years)

pseudophakicphakic normLinear (pseudophakic)

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 50

Cataract center. Van der Meulen et al. JCRS2012309 CE surgeries, no PCO.

-Only in a limited number of cases does straylight return to the young healthy reference level. -In most cases straylight much better than the phakic best-eyes norm.

-Age effect on pseudophakic straylight

Reference level log(s)=0.9

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 51

Conclusies

verblinding = strooilichtstrooilicht resulteert van onzuiverheden in het oog

o.a. haze door refractieve chirurgie

Er is een exacte bepaling om dit te beoordelen

Limietwaarde voor veeleisende beroepen (militairen, piloten)

Verhoging met factor 2 (~ 65 jaar oud)