strooilicht in het oog - · pdf filestrooilicht in het oog. oog en werk, 6 oktober 2006 tjtp...

44
Tom van den Berg fysicus; NIN/KNAW Amsterdam [email protected] www.ioi.knaw.nl/ost , www.glare.eu Strooilicht in het Oog

Upload: buikhue

Post on 06-Feb-2018

231 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Tom van den Berg fysicus; NIN/KNAW Amsterdam [email protected]

www.ioi.knaw.nl/ost, www.glare.eu

Strooilicht in het Oog

Page 2: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2

• Immediate blinding

• Differences between individuals of more than 10x found, depending on ocular condition

• Recovery time follows the primary effect

• Fatigue effects

• Shock/disorientation effects

Functie-effecten van verblinding

Page 3: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 3

Everybody 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.

The problem

Page 4: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 4

Verblinding ≡ Strooilicht(according to international standards as set by the CIE)

Page 5: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 5

Commission Internationale d’Eclairage(CIE): Disability Glare ≡ Straylight

retinal straylight is caused by scattering of light in the optically imperfect optical components of the eye

Primary straylight contributors:

• normal eye• cornea• lens• sclera / iris• fundus

• increased in• cataract• corneal problems• refractive surgery• vitreous turbidity

4 straylight sources in the healthy eye

Point Spread Function (PSF)

stray light

no stray light

θ (deg)

Page 6: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 6

Strooilicht kan worden gemeten met behulp van psychofysische technieken

It is characterized by the straylight parameter susually log(s) is given

typical values e.g.young normal eye log(s) = 0.87 (s = 7)

first signs of cataract log(s) = 1.5 (s = 30)(difference by a factor of 4 in straylight)

Point Spread Function (PSF)

stray light

no stray light

θ (deg)

Level = s

Page 7: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 7

Hoe beinvloedt strooilicht het zien?

gesimuleerde beelden voor vroege lens-troebeling

Page 8: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 8

4 x increased straylight

Intraocular light scatter increases retinal adaptation,which desensitizes the retina => GLARE

Older healthy eye, log(s)=1.0 Eye with (early) cataract, log(s)=1.6

Straylight effectsBlinding at night

Page 9: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 9

Glare/Straylight effectsGlare is not restricted to twilight conditions

Page 10: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 10

Glare/Straylight effectsContrast loss by retinal straylightThe signs in the NORI elevator

Normal 67y, log(s)=1.3 Early cataract, log(s)=1.6straylight difference of a factor of 2

Page 11: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 11

Non-traffic related effectsAgainst-the-light face recognition

Young normal First signs of cataract,log(s)=1.4

Glare/Straylight effects

Page 12: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 12

Kwantitatieve effecten

N.B. in geval van retinale aandoeningen vormtstrooilicht een dubbele handicap,

dit in tegenstelling tot de situatie bijgezichtsscherpteverlies door (lens)troebeling

Page 13: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 13

5724001.8mild/medium

2371651.4preclinical

58400.8Young healthy79high beams

21141.8mild/medium

95.81.4preclinical

31.40.8Young healthy2.8DRL (daytime running light)

3.41.71.8mild/medium

20.71.4preclinical

1.20.170.8Young healthy0.34low beams

Contrast loss (factor)

Straylight luminanceIn cd/m2

Straylight parameter10log(s)

Eye condition(cataract stadium/cornea problem/vitreous opacity)

Illuminanceon the eyeIn luxOncoming

lights

The amount of contrast loss in typical traffic glare situations

Kwantitatief Strooilicht Effect

Page 14: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 14

Populatie-waardes voor strooilicht

Page 15: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 15

Glare/Straylight and healthy agingStraylight increases on average with age in healthy eyes (Visual

Acuity ≥ 1.0), but is highly individual dependent

Log

stra

ylig

ht p

aram

eter

Lo

g(s) .

Page 16: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 16

0

0.5

1

1.5

2

2.5

20 30 40 50 60 70 80 90age

log(

s)

Data from the 2003-2004

GLARE study among 2422

European drivers

Frequently> 4x

increasedstraylight levels are

found.

Straylight among European drivers

danger zone for driving (at night) ?

straylight increase >4xcompared toyoung eye

Page 17: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 17

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))

O

Visual acuity< 0.5

(<10/20)logMar>0.3

Data from the 2003-2004

GLARE study among 2422

European drivers

Frequently> 4x

increasedstraylight levels are

found.

Straylight compared to visual acuity. Often (early cataract) problems are missed by visual acuity

good 1.6 1.0 0.5 badDecimal visual acuity

Page 18: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 18

Hoe meten we het (functionele) strooilicht?

Page 19: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 19

behoefte aan een praktisch meetinstrument voor strooilicht / verblindingsgevoeligheid

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

- First complaints in early cataract development. Earlycataract 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

Page 20: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 20

Direct compensation method

Stimulus ring(straylight source)

Test field

Assessment method for Glare/Straylight

Page 21: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 21

Direct compensation methodfor retinal straylight assessment

Ring on: straylight on fovea (fixed)

Ring off: compensation light on fovea (variable)

L

t

L

t

On

Off

0 s

Direct Compensation

modulation in test field

Ret

inal

mod

ulat

ion No compensation

0 s

Direct Compensation

modulation in test field

Ret

inal

mod

ulat

ion No compensation

Stimulus ring(straylight source)

Test field withcounterphase

modulation

Page 22: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 22

Compensation Comparison approach for clinical use

- Subject’s responses allow for estimation of psychometric curve for the comparison- Position of 50% point of psychometric curve gives straylight value

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

compensation light

retin

al m

odul

atio

n

modulation right

modulation lef t

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

compensation light

aver

age

scor

e

Compensation comparison

a

b

50%

Direct compensation

Subject’s task:Which test field flickers most?

Subject’s answer:Field with compensation: 1Field without compensation: 0

Two half fields, one with compensation flicker of different strengths

Page 23: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 23

Oculus C-Quant

• Functional assessment

• Fixed set of stimulus presentations, 1.5 min. test duration

• Data suitable for analysis with robust statistical techniques, such as Maximum Likelihood estimators

• Data allow estimation of measurement reliability

Based on the Compensation Comparison method

Van den Berg et al. ARVO 2005Patent owned by Royal Academy

characteristics

Page 24: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 24

normalpopulationvalues ± 2 s.d.

0.07 log units = typical measurement s.d.

0.3 log units

Page 25: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 25

. .

0.3 log units = factor of 2 normalpopulationvalues ± 2 s.d.

Standard error for an individual measurement(0.07 log units = population average s.d.)

Page 26: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 26

. .

0.3 log units = factor of 2normalpopulationvalues ± 2 s.d.

Standard error for an individual measurement(0.07 log units = population average s.d.)

log(s)=1.47 safe criterion value(0.6 log units increase = factor of 4)

Page 27: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 27

Klinische voorbeelden

Relatieve onafhankelijkheid gezichtsscherpte en strooilicht

Page 28: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 28

glasvochttroebelingpreop visus 0.4++strooilicht meer dan10-voudig verhoogd

. .

Page 29: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 29

vitrectomiepostop visus 0.8strooilicht binnennormale grenzen

. .

Page 30: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 30

Fuchs dystrofievisus 0.7strooilicht6x verhoogd

. .

Page 31: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 31

na PKP vanwege Fuchsstrooilicht bijna normaal

. .

Page 32: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 32

. .

Cataract preopvisus 0.7Straylight 8x increased

Page 33: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 33

. .

Cataract postopvisus 0.9Straylight low age-normal

Page 34: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 34

. .

pseudofaakbeperkte YAG openingOD visus 0.4++strooilicht >10x verhoogd

Page 35: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 35

. .

litteken na ulcusOD visus 0.8+strooilicht sterk verhoogd

Page 36: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 36

. .

onbegrepen klachtenOD visus 1.25strooilicht hoog normaal

Page 37: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 37

. .

onbegrepen klachtenOS visus 1.25strooilicht net verhoogd

Page 38: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 38

. .

ontevreden LASIK patientvisus 1.0Strooilicht 2.5x verhoogd

Page 39: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 39

Resumé

•verblinding = (retinaal) strooilicht•wordt veroorzaakt door optische imperfecties •kan betrouwbaar worden gemeten•ook voor de praktische routine•is van belang voor functie uitoefening•is onafhankelijk van de gezichtsscherpte

Dank U

Page 40: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 40

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

10 30 50 70 90

Age (years)

log

stra

ylig

ht p

aram

eter

OD phakic OD pseudo ref. norm + 2sd -2 sd

In pseudophakia straylight values often below that of the non-cataract age-peers Straylight lens

exchange?

Page 41: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 41

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

log(

s)

mono ODmono OSdiffractive ODdiffractive OSage normalage normal +2SDage normal -2SD

Straylight values in pseudophakics compared to age-control values

Data from Dr R. Nuijts

Page 42: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 42

Oculus C-Quant results on 17 subjects

• Repeatable (measurements #1 and #3 compared to #2; y = x line)

• Accurate (dashed line expected value with the BPM2 light scattering filter)

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

log(s) measurement #2

log(

s) m

easu

rem

ent #

1/#3

/#4

measurement #1measurement #3#4 with BPM2x=y#4 expected

Page 43: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 43

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))

O

Visual acuity< 0.5

(<10/20)logMar>0.3

Data from the 2003-2004

GLARE study among 2422

European drivers

Frequently> 4x

increasedstraylight levels are

found.

Straylight compared to visual acuity. Often (early cataract) problems are missed by visual acuity

good 1.6 1.0 0.5 badDecimal visual acuity

Page 44: Strooilicht in het Oog - · PDF fileStrooilicht in het Oog. Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 2 • Immediate blinding • Differences between individuals of more than

Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 44

********Healthy 80 year VA>0.8

********** (!)Pseudophakic 80 year

*****Vitreous turbidity (VA>0.7)One caseFish eye VA = 0.4

********Cornea dystrophy or edema (VA > 0.4)

*******keratoconus (CL problem)*******LASIK (high myopia….)

*********Early cataract (VA > 0.4)

********Healthy 65 year VA>0.8******Young normal

2.432x

2.116x

1.88x

1.54x

1.22x

0.91x

Log(s)Straylight increase

Rough indications of straylight values in different patient groups

Key: ***** = as a rule; ****= often; ***=regularly; **=occasionally; *=rare