strooilicht in het oog - · pdf filestrooilicht in het oog. oog en werk, 6 oktober 2006 tjtp...
TRANSCRIPT
Tom van den Berg fysicus; NIN/KNAW Amsterdam [email protected]
www.ioi.knaw.nl/ost, www.glare.eu
Strooilicht in het Oog
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
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
Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 4
Verblinding ≡ Strooilicht(according to international standards as set by the CIE)
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)
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
Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 7
Hoe beinvloedt strooilicht het zien?
gesimuleerde beelden voor vroege lens-troebeling
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
Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 9
Glare/Straylight effectsGlare is not restricted to twilight conditions
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
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
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
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
Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 14
Populatie-waardes voor strooilicht
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) .
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
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
Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 18
Hoe meten we het (functionele) strooilicht?
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
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
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
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
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
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
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.)
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)
Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 27
Klinische voorbeelden
Relatieve onafhankelijkheid gezichtsscherpte en strooilicht
Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 28
glasvochttroebelingpreop visus 0.4++strooilicht meer dan10-voudig verhoogd
. .
Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 29
vitrectomiepostop visus 0.8strooilicht binnennormale grenzen
. .
Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 30
Fuchs dystrofievisus 0.7strooilicht6x verhoogd
. .
Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 31
na PKP vanwege Fuchsstrooilicht bijna normaal
. .
Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 32
. .
Cataract preopvisus 0.7Straylight 8x increased
Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 33
. .
Cataract postopvisus 0.9Straylight low age-normal
Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 34
. .
pseudofaakbeperkte YAG openingOD visus 0.4++strooilicht >10x verhoogd
Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 35
. .
litteken na ulcusOD visus 0.8+strooilicht sterk verhoogd
Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 36
. .
onbegrepen klachtenOD visus 1.25strooilicht hoog normaal
Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 37
. .
onbegrepen klachtenOS visus 1.25strooilicht net verhoogd
Oog en Werk, 6 Oktober 2006 TJTP van den Berg 38
. .
ontevreden LASIK patientvisus 1.0Strooilicht 2.5x verhoogd
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
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?
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
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
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
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