XII. CELOSTÁTNÍ STUDENTSKÁ
KONFERENCE OPTOMETRIE
A ORTOPTIKY S MEZINÁRODNÍ ÚČASTÍ
Sborník přednášek – 2. rozšířené vydání
19. 10. 2021
Sponzoři
Pořadatelé sborníku
doc. Mgr. Pavel Beneš, Ph.D., Mgr. Petr Veselý, DiS., Ph.D.,
Bc. Anna Gregarová, Bc. Eliška Vítková
Katedra optometrie a ortoptiky, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity, Komenského nám. 2,
662 43 Brno
1
Obsah
Bc. Anna Gregarová, doc. Mgr. Pavel Beneš, Ph.D. ........................................................................3
Anisoakomodace u ametropických nositelů brýlové korekce..............................................................3
Anisoaccommodation in ametropic patients using spectacle correction.....................................10
Bc. Štěpánka Korbová, DiS., Mgr. Pavel Kříž, Ph.D. ..................................................................... 17
Problémy s insuficiencí konvergence u studentů...................................................................................17
Problems with convergence insufficiency in students.........................................................................24
Bc. Kristýna Layerová, doc. MUDr. Šárka Skorkovská, CSc. ..................................................... 31
Rohovkový astigmatismus ve vztahu k pohlaví a jeho změny s věkem ........................................31
Corneal astigmatism in relation to gender and its changes with age.............................................41
Bc. Lenka Machatá, Ing. Martin Fůs, doc. MUDr. Šárka Pitrová, CSc. .................................... 51
Analýza rohovkového AP poměru pomocí OCT ......................................................................................51
Analysis of Corneal AP Ratio Using OCT.....................................................................................................57
Bc. Jindřiška Machová, Mgr. Simona Bramborová ...................................................................... 64
Srovnání validity výsledků vyšetření zrakových funkcí bichromatickými
a polarizačními testy ..........................................................................................................................................64
Comparison of the Validity of Visual Function Test Results by Bichromatic and
Polarization Tests ................................................................................................................................................74
Bc. Kateřina Nevšímalová, MUDr. Jiří Cendelín, CSc. ................................................................. 84
Posouzení možnosti korekce presbyopie u hypermetropů implantací monofokální
nitrooční čočky......................................................................................................................................................84
Possibility of presbyopia correction in hyperopes using monofocal intraocular lenses .......93
Bc. Renata Pinková, doc. Mgr. Pavel Beneš, Ph.D. .....................................................................102
Korekce keratokonu ........................................................................................................................................102
Keratoconus correction..................................................................................................................................108
Bc. Kristýna Rédlová, Ing. Jiří Michálek, CSc. ..............................................................................114
Botnací vlastnosti kontaktních čoček a jejich měření........................................................................114
Swelling properties of contact lenses and their measurement......................................................124
Bc. Kamila Révayová, Ing. Petr Písařík, PhD. ..............................................................................135
Povrchové úpravy brýlových čoček...........................................................................................................135
Surface treatment of spectacle lenses ......................................................................................................144
2
Bc. Adriana Supová, doc. Mgr. Pavel Beneš, Ph.D. .....................................................................153
Zrakový trénink sportovců a jeho vliv na sportovní výkon.............................................................153
Vision training of athletes and its effect on sports performance..................................................162
Bc. Eliška Vítková, Mgr. Petr Veselý, DiS., PhD. ..........................................................................170
Řešení potíží spojených s aniseikonií.......................................................................................................170
Solvig Problems Caused by Aniseikonia..................................................................................................177
Bc. Markéta Vítková, doc. MUDr. Šárka Skorkovská, CSc. ......................................................184
Korelace různých metod měření rohovkových parametrů .............................................................184
The correlation of different methods of measuring corneal parameters.................................. 191
Mgr. Roman Heinz ................................................................................................................................198
Vision-R™800: Revoluce v měření refrakce...........................................................................................198
3
Bc. Anna Gregarová, doc. Mgr. Pavel Beneš, Ph.D.
Anisoakomodace u ametropických nositelů brýlové korekce
Katedra optometrie a ortoptiky, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita Brno
Anotace
Příspěvek pojednává o anisoakomodaci vyskytující se u ametropů, kteří nosí brýlovou korekci.
V úvodní části je definována anisoakomodace a situace, za jakých fyziologických i patologických
podmínek se s ní můžeme setkat. Dále jsou představeny cíle výzkumu a stanoveny hypotézy. Je
uvedena metodika sběru dat výzkumu a jednotlivé skupiny probandů. Následně jsou popsány
výsledky výzkumu, v závěrečné části jsou v diskuzi srovnány se závěry tuzemských i zahraničních
výzkumů, které se zabývaly obdobným tématem.
Klíčová slova
Anisoakomodace, akomodace, habituální korekce, brýlová korekce, akomodační šíře,
puh-up test
Úvod
Akomodace je dynamický proces změny optické mohutnosti oka. Děje se především
prostřednictvím změny v zakřivení přední a zadní plochy oční čočky. Je nezbytná pro udržení
ostrého obrazu na sítnici, při pozorování předmětů nacházejících se v různé vzdálenosti před
okem. Akomodační obtíže, mezi které se řadí i anisoakomodace, jsou velice aktuálním tématem.
Vzhledem současnému období, kdy je znatelnější zvýšená zátěž prací na blízkou vzdálenost,
dochází více než kdy dříve k rozvoji a manifestaci akomodačních obtíží.
Anisoakomodace
Anisoakomodace je nestejná akomodace pravého a levého oka. V roce 2006 byla doktorem
Ciuffreda definována jako trvalý rozdíl monokulárních akomodačních šíři obou očí minimálně
0,50 D. 1 Některými autory je řazena mezi insuficience akomodace 2, jiní ji definují jako
samostatnou akomodační anomálii. 3
Fyziologická anisoakomodace slouží k udržení stereoskopického vidění při asymetrické
konvergenci. Pokud oči fixují předmět nacházející se mimo střední sagitální rovinu, který je
posunut stranou ve stejné frontoparalelní rovině, je ve výsledku tento fixační bod v různých
4
vzdálenostech od pravého a levého oka. Vytváří se tak anisoakomodační stimul. Takový nestejný
akomodační požadavek pro pravé a levé oko je tím větší, čím blíže (za zachování laterální odchylky
od střední sagitální roviny) se fixační předmět nachází k pozorovateli. Tento jev se vyskytuje
poměrně často, například při čtení textu z obrazovky počítače, který pozorujeme pouze pohybem
očí bez natočení hlavy. 4
Za fyziologických podmínek je také možné anisoakomodaci sledovat u pacientů
s anisometropií. Toto je jedním z důvodů, proč dbát na správné stanovení refrakce ametropů.
Nevhodnou korekcí refrakční vady jednoho nebo obou očí může být navozena anisometropie.
Dále je možné se s anisoakomodací setkat u pacientů s nerovnoměrnou progresí presbyopie
v pravém a levém oku. V takovýchto případech je možné po individuálním uvážení zvolit
nestejnou adici pro pravé a levé oko.
Anisoakomodace může také doprovázet unilaterální oční onemocnění. Lze ji pozorovat při
jednostranné amblyopii, kdy se se snižující zrakovou ostrostí postiženého oka snižuje
i akomodační šíře. 5
Cílem tohoto sdělení je porovnat akomodační šíři pravého a levého oka bez korekce
a akomodační šíři pravého a levého oka při habituální korekci a zjistit výskyt anisoakomodace
(hypotéza 1). Druhá hypotéza má za cíl zjistit, zda má velikost anizometropie korigované
habituální korekcí vliv na velikost anisoakomodace. Třetí hypotézou zvažuji ověřit rozdíl
akomodační šíře pravého a levého oka při předřazení nejlepší snášené korekce provedené
s binokulárním vyvážením akomodace.
Hypotézy vycházejí z cílů, kdy stanovený výzkum ověřuje, zda brýlová korekce snižuje
anisoakomodaci. Zjišťují, zda budou rozdíly mezi akomodační šíří pravého a levého oka
s habituální korekcí významnější se zvyšující se anisometropií. A zkoumají, zda po provedení
binokulárního vyvážení dojde ke snížení anisoakomodace.
Metodika výzkumu
V rámci odebíraného anamnestického obrazu je kladen důraz na pohlaví, věk, dobu strávenou
prací na blízko za den, korekci používanou při práci na blízkou vzdálenost, subjektivní
astenopické obtíže (1 (žádné obtíže nikdy) – 5 (neustálé obtíže)), typ ametropie, oční dominanci
(hole-in-card test).
Vrcholová lámavost brýlových skel habituální korekce probanda je zjišťována pomocí
digitálního fokometru TOPCON CL-300.
Je provedena nejlepší možná snášená korekce s binokulárním akomodačním vyvážením. Je
využita zkušební obruba OCULUS UB4, sada zkušebních skel, Jacksonovy zkřížené cylindry, LCD
optotyp značky TOPCON CC 100 XP a optotypová tabulka do blízka.
5
Na závěr je provedeno samotné měření akomodační šíře. A to zvlášť pro pravé a levé oko,
nejdříve s habituální korekcí, poté při naturálním vizu a poté s nejlepší možnou korekcí. Pro
měření je využito akomodační pravítko typu RAF a použita metodu push-up a pull-away.
Naměřená data jsou zpracována v počítačovém programu Microsoft Excel.
Data jsou naměřena u 21 probandů, z čehož 100 % jsou ženy. Průměrný věk je 20,8±0,6 let.
Devět probandů má myopickou refrakční vadu, jeden hyprmetropickou a jedenáct astigmatismus.
Malý počet hypermetropů je dán především věkem skupiny probandů, ve třetím decéniu
vzhledem k aktivní činnosti čočky většinou ještě nedochází k manifestaci hypermetropie. Oční
dominance je ve vzorku rozdělena rovnoměrně, 11 probandů má dominantní pravé oko, 9 levé
oko a u jednoho byla zjištěna střídavá dominance.
Na základě dotazníku bylo zjištěno, že probandi denně tráví průměrně prací na blízko (práce
na počítači, čtení, hobby typické krátkou zrakovou vzdáleností apod.) 7,52±0,87 h. Přičemž 12
popisuje přítomnost nějakých astenopických obtíží při práci na blízko.
Výsledky
První hypotéza – brýlová korekce snižuje anisoakomodaci, byla potvrzena. Anisoakomodace
se po předřazení habituální korekce probanda snížila u 14 probandů z 21, tj. v 66, 7 % případů
(Graf 1).
Graf 1 Poměr případů a vlivu předřazení habituální korekce na anisoakomodaci
Druhá hypotéza – rozdíly mezi akomodační šíří pravého a levého oka s habituální korekcí
budou významnější se zvyšující se anisometropií, byla také potvrzena. Velikost anisoakomodace
7; 33%
14; 67%
Poměr případů, kdy předřazení habituální
brýlové korekce zvýšilo anisoakomodaci a kdy
ji snížilo
Zvýšení anisoakomodace Snížení anisoakomodace
6
ve vztahu k velikosti anisometropie znázorňuje následující graf. Koeficient korelace R je 0,77, což
značí vysokou míru lineární závislosti těchto veličin (Graf 2).
Graf 2 Vztah velikosti anisoakomodace a anizometropie
Třetí hypotéza – po provedení binokulárního vyvážení dojde ke snížení anisoakomodace, byla
také potvrzena. Ke snížení anisoakomodace po provedení korekce s binokulárním vyvážením
oproti habituální korekci došlo 13 případů, tj. 62 %. U 6 případů, tj. 29 %, ke změně
anisoakomodace nedošlo, to může být způsobeno tím, že měli probandi habituální korekci
zahrnující binokulární vyvážení. U 2 případů, tj. 9 %, došlo k mírnému zvýšení anisoakomodace
(Graf 3).
0,00-0,25 0,26-0,50 0,51-0,75 0,76-1,0
průměrná anisoakomodace 0,26 0,47 0,94 1,18
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
Anisoakomodace(D)
Anisometropie (D)
Velikost anisoakomodace ve vztahu k velikosti
anizometropie
7
Graf 3 Srovnání jednotlivých skupin po binokulárním vyvážení
Diskuse
Cílem výzkumu bylo jistit, jaký vliv má stávající brýlová korekce na anisoakomodaci.
Tématem nestejné akomodace obou očí se zabývala také kolegyně Kostková ve své diplomové
práci. 6 Jejím cílem bylo porovnat akomodační šíři pravého a levého oka a určit výskyt stavu
nestejné akomodace ve zkoumaném vzorku. K měření akomodační šíře využívala monokulárně
opakovaný push-up test. Rozdíl akomodační šíře pravého a levého oka, který překročil 0,50 D,
naměřila u 9 ze 45 subjektů, tedy u 20 % probandů. V mém případě byla diferentní akomodace
zjištěna u 11 z 21 subjektů, tedy u 52 % vyšetřovaných. 6 Tento významný rozdíl mezi výsledky je
pravděpodobně způsoben tím, že více než polovina subjektů účastnících se mého výzkumu byla
s anisometropií. Nestejná refrakční vada obou očí dle výsledků druhé hypotézy zvyšuje incidenci
anisoakomodace.
Anisoakomodací se ve své studii zaobírali také Vincent a Collins et al. 7, ve své práci nazvané
The short‐term accommodation response to aniso‐accommodative stimuli in isometropia
zkoumali vliv anisoakodačních stimulů na akomodační odpověď očí. Do jejich výzkumu bylo
zapojeno 16 mladých isometropů. Průměrný rozdíl v akomodační šíři pravého a levého oka zjistili
0,47 D. 7 V mém výzkumu byl zjištěn průměrný rozdíl v akomodační šíři obou očí 0,56 D. Rozdíl
výsledků obou výzkumů je opět pravděpodobně způsoben nestejným zastoupením isometropů
a anisometropů ve vyšetřovaném vzorku.
13
2
6
0
2
4
6
8
10
12
14
Došlo ke snížení
anisoakomodace
Došlo ke zvýšeí
anisoakomodace
Anisoakomodace
bezezměny
Počet případů, kdy došlo po provedení
binokulárního vyvážení ke snížení
anisoakomodace a kdy ke snížení nedošlo
8
Závěr
Problematika anisoakomodace by neměla být v optometrické praxi opomíjena, především
u anizometropických pacientů může být zdrojem astenopických obtíží. Ze zkoumaného vzorku
popisovalo 57 % probandů nějaký stupeň astenopických obtíží při práci na blízkou a střední
vzdálenost. Vhodným řešením nestejné akomodace je především předpis nejlepší snášené
korekce s provedením binokulárního vyvážení. Jak bylo dokázáno v první a třetí hypotéze,
předřazení takovéto korekce refrakční vady anisoakomodaci snižuje. Další možností terapie
anisoakomodace je zrakový tréning obdobný jako v případě insuficience akomodace. V něm je
kladen důraz na velikost akomodační šíře (push-up cvičení) a akomodační facilitu (cvičení
s flippery), existují i kombinovaná cvičení (near-far jump). 8
V praxi by také anisoakomodace neměla být zapomínána při předpisu presbyopické korekce.
Pokud je podezření na přítomnost anisoakomodace (například při anisoametropii), je dobré
provést monokulární vyšetření akomodační šíře. Zjištění diferentní akomodace může být
rozhodující v určování adice presbyopické korekce. V tomto případě neexistuje poměrně mnoho
studií zabývajících se předpisem rozdílné adice na základě zjištěné anisoakomodace. 8
9
Literární zdroje
1. Ciuffreda K. Accommodation, the Pupil, and Presbyopia. In: Borish's Clinical Refraction. 2nd
ed. St. Louis, Missouri: Butterworth-Heinemann; 2006:93-144.
2. Scheiman M, Wick B. Clinical Management Of Binocular Vision: Heterophoric, Accommodative,
And Eye Movement Disorders. 3rd ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 2008.
3. Duane, A. “Anomalies of the Accommodation Clinically Considered.” Transactions of the
American Ophthalmological Society vol. 14,Pt 1 (1915): 386-402.
4. Rosenberg R, Flax N, Brodsky B, Abelman L. Accommodative levels under conditions of
asymmetric convergence. Am J Optom Arch Am Acad Optom. 1953;30(5):244-254.
doi:10.1097/00006324-195305000-00002
5. Singman E, Matta N, Tian J, Silbert D. Association Between Accommodative Amplitudes and
Amblyopia. Strabismus. 21(2):137-139.
doi:https://doi.org/10.3109/09273972.2013.786737
6. Kostková K. Diferentní akomodace. 2020.
https://is.muni.cz/auth/th/yqbtw/DP_Kostkova_Diferentni_akomodace.pdf. Accessed
April 20, 2021.
7. Vincent SJ, Collins MJ. The short‐term accommodation response to aniso‐accommodative
stimuli in isometropia. Ophthalmic Physiol Opt. 2015:552– 561. doi:10.1111/opo.12225
8. Fraitová H. Onemocnění čočky a akomodace (defekty akomodace, artefakie): Klinická
rehabilitace binokulárního vidění. Brno; 2021.
https://is.muni.cz/auth/el/med/jaro2021/BTKR0644p/um/III_roc_jaro2021_onemocneni_
cocky_akomodace_poruchy_zornic.pdf?fakulta=1411;obdobi=7883;studium=970515.
10
Bc. Anna Gregarová, doc. Mgr. Pavel Beneš, Ph.D.
Anisoaccommodation in ametropic patients using spectacle
correction
Department of Optometry and Orthoptics, Faculty of Medicine, Masaryk University Brno
Abstract
The paper deals with the topic of anisoaccomitation occurring in ametropes using spectacle
correction. In the introductory part, the anisoaccommodation is defined and it is described under
which conditions, physiological and pathological, it is possible to encounter it. Further, the
research goals are presented, and hypotheses are set. The methodology of research data collection
and individual groups of probands is presented. Then the results of the research are described, in
the final part, in the discussion they are compared with the conclusions of domestic and foreign
research, which dealt with a similar topic.
Keywords
Anisoaccommodation, accommodation, habitual correction, spectacle correction, amplitude of
accommodation, push-up test
Introduction
Accommodation is a dynamic process of changing the optical power of the eye. This is mainly
done through a change in the curvature of the anterior and posterior surfaces of the ocular lens.
It is necessary to maintain a sharp image on the retina, when observed objects are located at
different distances in front of the eye. Accommodation difficulties, including
anisoaccommodation, are a very timely topic. Due to the current time, when the increased
workload of short-distance work is more noticeable, accommodation difficulties are developing
more than ever before.
Anisoaccommodation
Anisoaccommodation is the unequal accommodation of the right and left eyes. In 2006,
Dr. Ciuffreda defined it as a persistent interocular difference in monocular accommodative
amplitude of at least 0.50 D. 1 Some authors classify it as accommodative insufficiency 2, others
define it as a separate accommodative anomaly. 3
11
Physiological anisoaccommodation is instrumental towards maintaining stereoscopic vision
during asymmetrical convergence. If the eyes fixate an object located outside the central sagittal
plane which is shifted sideways in the same frontoparallel plane, this results in said fixation point
being at different distances from the right and left eye. This creates an anisoaccommodative
stimulus. This unequal accommodation requirement for the right and left eye is greater the closer
(while maintaining the lateral deviation from the central sagittal plane) the fixation object is
located to the observer. This phenomenon can be observed routinely, for example when reading
text from a computer screen, which we observe only by moving the eyes without turning the
head.4
Under physiological conditions, it is also possible to observe anisoaccommodation in patients
with anisometropia. This is one of the reasons for paying attention to the correct determination
of the refraction of ametropes. An incorrect correction of the refractive error of one or both eyes
may induce anisometropia.
It is also possible to encounter anisoaccommodation in patients with uneven progression of
presbyopia in the right and left eye. In such cases, it is possible to choose unequal additions for
the right and left eye, only after individual consideration.
Anisoaccommodation can also occur with unilateral eye diseases. It can be observed in patients
with unilateral amblyopia, in which the amplitude of accommodation decreases with decreasing
visual acuity of the affected eye. 5
The aim of this paper is to compare amplitudes of accommodation of the right and left eye
without correction and amplitudes of accommodation of the right and left eye with habitual
correction and to find out the occurrence of anisoaccommodation (hypothesis 1). The second
hypothesis aims to determine whether the size of habitual correction-corrected anisometropia
influences the size of anisoaccommodation. In the third hypothesis, I aim to verify the difference
between the amplitudes of accommodation of the right and left eye when using the best tolerated
correction performed with binocular accommodative balance test.
The hypotheses are based on these goals. The research verifies that the spectacle correction
reduces anisoaccommodation. It sets to find out whether the differences between the amplitudes
of accommodation of the right and left eye with habitual correction will be more significant with
increasing anisometropia. And it is investigating whether there is a reduction in
anisoaccommodation after performing binocular balancing test.
12
Research methodology
In collecting anamnesis, the focus is on gender, age, time spent working close-ups per day,
correction used when working close-up, subjective asthenopic difficulties (1 (no difficulties ever)
to 5 (constant difficulties)), type of ametropia and eye dominance (hole-in-card test).
The TOPCON CL-300 digital focimeter is used to determine the optical power of spectacle
lenses of habitual correction of probands.
The best possible tolerated correction with binocular accommodation balance is performed.
Doing so, the OCULUS UB4 test frame, a set of test glasses, Jackson's crossed cylinders, an LCD
optotype of the TOPCON CC 100 XP brand and an optotype table up close are used.
Lastly, the amplitudes of accommodation are measured – separately in the right and left eye,
first with habitual correction, then with natural vision and lastly with the best possible correction.
For measurement accommodative ruler of the RAF type is used, and the method of choice is the
push-up and pull-away method.
The measured data are processed in the computer program Microsoft Excel.
Data are measured in 21 probands, of which 100% are women. The mean age is
20.8 ± 0.6 years. Nine probands have a myopic refractive error, one hyprometropic and eleven
astigmatism. The small number of hypermetropes is mainly due to the age of the group of
probands, in the third decade, due to the active involvement of the lens, there is usually no
manifestation of hypermetropia yet. Ocular dominance is evenly distributed in the sample, 11
probands have a dominant right eye, 9 left eye and one was found to have alternating dominance.
Based on the questionnaire, it was found that probands spend on average 7.52 ± 0.87 h every
day doing close-up work (computer work, reading, hobbies typical of short-sighted distance etc.).
Twelve describe the presence of some degree of asthenopic difficulties when working close-up.
Results
The first hypothesis – spectacle correction reduces anisoaccommodation, was confirmed.
After putting on habitual correction of the proband, anisoaccommodation decreased in 14
probands out of 21, i.e., in 66.7% of cases (Graph 1).
13
Graph 1 The ratio of cases and the effect of habitual correction on anisoaccommodation
The second hypothesis – differences between the amplitudes of accommodation of the right
and left eye with habitual correction will be more significant with increasing anisometropia, was
also confirmed. The magnitude of anisoaccommodation in relation to the magnitude of
anisometropy is shown in the following graph. The correlation coefficient R is 0.77, which
indicates a high degree of linear dependence of these quantities (Graph 2).
Graph 2 The relationship between the size of anisoaccommodation and anisometropia
The third hypothesis – after performing binocular balancing, there will be a reduction in
anisoaccommodation, was also confirmed. There were 13 cases, i.e., 62%, in which reduction of
anisoaccommodation after correction with binocular balance compared to habitual correction
occurred. In 6 cases, i.e., 29%, there was no change in anisoaccommodation, which may be due to
7; 33%
14; 67%
Proportion of cases when the prefix of habitual
spectacle correction increased
anisoacocomodation and when it decreased it
Increase in anisoaccommodation Decrease in anisoaccommodation
0,00-0,25 0,26-0,50 0,51-0,75 0,76-1,0
Average anisoaccommodation 0,26 0,47 0,94 1,18
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
Anisoaccommodation(D)
Anisometropia (D)
The magnitude of anisocomodity in relation to the magnitude of
anisometropia
14
the fact that the probands already had a habitual correction involving binocular balance. In 2
cases, i.e., 9%, there was a slight increase in anisoaccommodation (Graph 3).
Graph 3 Comparison of individual groups after binocular balancing
Discussion
The aim of the research was to determine the effect of current spectacle correction on
anisoaccommodation.
Colleague Kostková also pursued the topic of unequal accommodation of both eyes in her
diploma thesis.6 She aimed to compare the amplitudes of accommodation of the right and left eye
and to determine the occurrence of a state of unequal accommodation in the examined sample of
population. She used a monocular repeated push-up test to measure the amplitude of
accommodation. The difference between the amplitudes of accommodation of the right and left
eye, which exceeded 0.50 D, was measured in 9 of 45 subjects, ie in 20% of probands. In my case,
unequal accommodation was found in 11 of 21 subjects, ie in 52% of those examined. 6 This
significant difference between the results is probably due to the fact, that more than half of
the subjects in my research were anisometropic. The unequal refractive error of both eyes,
according to the results of the second hypothesis, increases the incidence of anisoaccommodation.
Vincent and Collins and their team also dealt with anisoaccommodation in their study.7 In their
thesis entitled The short-term accommodation response to aniso-accommodative stimuli in
isometropia, they examined the effect of aniso-accommodative stimuli on the accommodation
response of the eyes. 16 young isometropes were involved in their research. The average
difference in the amplitudes of accommodation of the right and left eyes was 0.47 D. 7 In my
13
2
6
0
2
4
6
8
10
12
14
Anisoaccommodation
decreased
Anisoaccommodation
increased
Anisoaccommodation
unchanged
Number of cases where anisoaccommodation
decreased after binocular balancing, and when
there was no reduction
15
research, the average difference in the amplitude of accommodation of both eyes was 0.56 D.
The difference between the results of both studies is again probably due to the unequal
representation of isometropes and anisometropes in the examined sample.
Conclusion
The issue of anisoacomodation should not be neglected in optometry practice, especially in
anisometropic patients it can be a source of asthenopic problems. From the examined sample,
57% of probands described some degree of asthenopic difficulties in working at close and medium
distances. A suitable solution for unequal accommodation is, above all, the prescription of the best
tolerated correction with the implementation of binocular balancing. As proved in the first and
third hypotheses, the prescription of such correction of refractive error reduces
anisoaccommodation. Another option for therapy of anisoaccommodation is visual training
similar to that of accommodative insufficiency. The emphasis is on the size of the amplitude of
accommodation (push-up exercise) and accommodative facility (exercise with flippers), there are
also combined exercises (near-far jump). 8
In practice, anisoaccommodation should not be forgotten when prescribing presbyopic
correction. If the presence of anisoaccommodation is suspected (for example in
anisoamethropes), it is advisable to perform a monocular examination of the amplitudes of
accommodation. The finding of unequal accommodation may be crucial in determining
the addition of presbyopic correction. In this case, there are quite few studies dealing with
the prescription of different additions based on the identified anisoaccommodation. 8
16
Resources
1. Ciuffreda K. Accommodation, the Pupil, and Presbyopia. In: Borish's Clinical Refraction. 2nd
ed. St. Louis, Missouri: Butterworth-Heinemann; 2006:93-144.
2. Scheiman M, Wick B. Clinical Management Of Binocular Vision: Heterophoric, Accommodative,
And Eye Movement Disorders. 3rd ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 2008.
3. Duane, A. “Anomalies of the Accommodation Clinically Considered.” Transactions of the
American Ophthalmological Society vol. 14,Pt 1 (1915): 386-402.
4. Rosenberg R, Flax N, Brodsky B, Abelman L. Accommodative levels under conditions of
asymmetric convergence. Am J Optom Arch Am Acad Optom. 1953;30(5):244-254.
doi:10.1097/00006324-195305000-00002
5. Singman E, Matta N, Tian J, Silbert D. Association Between Accommodative Amplitudes and
Amblyopia. Strabismus. 21(2):137-139.
doi:https://doi.org/10.3109/09273972.2013.786737
6. Kostková K. Diferentní akomodace. 2020.
https://is.muni.cz/auth/th/yqbtw/DP_Kostkova_Diferentni_akomodace.pdf. Accessed
April 20, 2021.
7. Vincent SJ, Collins MJ. The short‐term accommodation response to aniso‐accommodative
stimuli in isometropia. Ophthalmic Physiol Opt. 2015:552– 561. doi:10.1111/opo.12225
8. Fraitová H. Onemocnění čočky a akomodace (defekty akomodace, artefakie): Klinická
rehabilitace binokulárního vidění. Brno; 2021.
https://is.muni.cz/auth/el/med/jaro2021/BTKR0644p/um/III_roc_jaro2021_onemocneni_
cocky_akomodace_poruchy_zornic.pdf?fakulta=1411;obdobi=7883;studium=970515.
17
Bc. Štěpánka Korbová, DiS., Mgr. Pavel Kříž, Ph.D.
Problémy s insuficiencí konvergence u studentů
Katedra optometrie a ortoptiky, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita Brno
Anotace
Tento příspěvek pojednává o problémech s insuficiencí konvergence, a to hlavně u studentů, u
kterých může mít velmi negativní vliv na jejich studijní výsledky i psychickou pohodu, což ukázalo
i několik studií. Proto cílem tohoto příspěvku je podat obecné informace o konvergenci,
insuficienci konvergence a o možnostech řešení.
Klíčová slova
Konvergence, insuficience konvergence, blízký bod konvergence, zrakový trénink
Insuficience konvergence je velmi častým problémem zvláště v dnešní době online výuky. Je
popsána jako neschopnost či nesnadnost očí udržet konvergenci při pohledu do blízka. Klientistudenti
obvykle přicházejí s astenopickými problémy jako jsou frontální bolesti hlavy, únava,
pálení očí, rozmazané vidění, diplopie či potíže se čtením v podobě ztráty koncentrace. Právě tento
diskomfort zhoršuje práci do blízka a může mít velmi negativní vliv na studijní výsledky,
výkonnost, celkovou kvalitu učení i duševní rozvoj. Vaughn a kol. se vlivem vizuálních problémů
na akademické výsledky zabývali ve své studii a ukázali, že děti s horším hodnocením udávají více
příznaků než děti s lepšími studijními výsledky. U těchto dětí může dojít ke zbytečné frustraci a
rozvoji nižšího sebevědomí, které může vést k vyhýbání se či odporu k práci do blízka. Studie
Porcara a Martinez-Palomera odhalila vysoký výskyt binokulárních dysfunkcí (32,3 %) z nichž
7,7 % tvořila právě insuficience konvergence u univerzitních studentů. 1,2,3
Konvergence
O konvergenci mluvíme, dochází-li k souměrnému stáčení optických os obou očí při pohledu
na blízký předmět tak, abyobraz dopadl do žluté skvrny. Tedy v případě, že dochází k oboustranné
oční addukci. Stejně jako u akomodace rozeznáváme blízký a daleký bod konvergence,
konvergenční oblast a šířku konvergence, jejíž základní jednotkou je metrový úhel – úhel, který
svírají oči při fixaci předmětu vzdáleného 1 metr. 4
18
Obrázek 1 Konvergentní, paralelní a divergentní postavení očí 5
Právě blízký bod konvergence je důležitým parametrem při zjišťování insuficience
konvergence. Blízký bod (zkratka NPC – near point of convergence) vyjadřuje výkonnost
konvergence a je dán nejmenší vzdáleností, na kterou jsou oči schopné konvergovat a pozorovat
blízký předmět jednoduše. V dětství a rané dospělosti se tento bod nachází cca 5 cm před okem,
v pozdějším věku se bod posunuje do vzdálenosti cca 8 cm před oko. Vzdálenost větší než 8 cm
svědčí o snížené schopnosti konvergovat. NPC se v běžné praxi obvykle vyšetřuje subjektivní
metodou pomocí tužky či světelného pera, kdy se tužka/pero pomalu přibližuje ze vzdálenosti cca
50 cm směrem k vyšetřovanému, dokud se nerozdvojí (break point). Poté se opět oddaluje do
chvíle opětovného spojení (recovery point). V případě obtížného určení rozdvojení lze tento test
provádět i s předsazeným červeným filtrem na jednom oku. 4,6
Obrázek 2 Vyšetření NPC 7
Daleký bod konvergence je virtuální bod za očima, ve kterém se protnou osy při maximálním
divergentním úsilí. Reálně se tento bod neobjevuje, protože i při pohledu do dálky jsou oči
v souběžném či mírně konvergujícím postavení. Mezi dalekým a blízkým bodem se nachází
konvergenční oblast. 4
19
Obrázek 3 Konvergence u dítěte 8
Konvergenci lze rozdělit na reflexní a volní. Volní neboli vědomá lze vyvolat vlastním úsilím,
naopak reflexní je vyvolána reakcí na podnět a je na naší vůli nezávislá. Reflexní konvergence se
skládá ze 4 složek:
1. Tonická konvergence udržuje na základě impulzů z mozkové kůry klidové postavení
očí v bdělém stavu. Během spánku dochází k uvolnění a stočení bulbů směrem zevně
nahoru, tento stav je znám jako Bellův fenomén.
2. Akomodační konvergenci vyvolává akomodace očí na blízký předmět. Je označována
zkratkou AC a společně s akomodací vyjadřuje významný AC/A poměr.
3. Fúzní konvergence doplňuje konvergenci akomodační. Vede k mnohem jemnějšímu
stáčení os tak, aby se proťaly ve fixovaném předmětu a byly tak vytvořeny
nejoptimálnější podmínky pro fúzi.
4. Proximální konvergence je psychicky podmíněna na základě vědomého blízkého
předmětu. Tento typ se projevuje při práci s vyšetřovacími přístroji jako je například
troposkop/synoptofor. 9
Insuficience konvergence
Insuficience konvergence je uváděna jako nejčastější porucha binokulárního vidění a zároveň
příčina očního diskomfortu a astenopie. Vyskytuje se v každé věkové kategorii a velké procento
zastoupení je právě mezi studenty. Jedná se o nestrabickou binokulární anomálii, která je
charakterizována neschopností či špatnou udržitelností konvergence po delší dobu při práci na
blízkou vzdálenost.
20
Diagnostika je založena na zjištění blízkého bodu konvergence a pozitivních fúzních rezerv do
blízka, kdy výsledky obou měření budou vykazovat snížené hodnoty. Dále se často projevuje vyšší
stupeň exoforie do blízka než do dálky nebo exoforie při ortoforii do dálky.
U klientů nemusí být vždy přítomné všechny uvedené příznaky, za klinicky významné se
obvykle považují minimálně dva. 1,9
Léčba insuficience konvergence
Léčba insuficience konvergence spočívá primárně ve zrakovém tréninku, kde se věnuje
pozornost blízkému bodu konvergence v abnormální vzdálenosti. Tato metoda bývá obvykle
úspěšná i u starších pacientů. U nekorigovaných myopů může dojít ke zmírnění insuficience po
správném vykorigování. U mladých lidí tedy i u studentů lze dočasně upravit sférickou část
korekce do mínusových hodnot. V určitých případech zvláště pokud se jedná o kombinaci poruchy
konvergence s oslabenou akomodací se doporučuje prizmatická korekce. Při velkých odchylkách
se volí chirurgický zákrok. 10,11
Zrakový trénink
Zrakový trénink je vhodný tehdy, pokud je pacient celkově zdravý a má určitou míru motivace
k léčbě. Zrakovému tréninku by vždy měla předcházet refrakce se správně zvolenou korekcí.
Pacient by měl být také předem informován, že symptomy se během nácviku mohou v první fázi
léčby zhoršit, ale odezní po zlepšení stavu konvergence.
Obrázek 4 Brockova šňůra 12
Velmi oblíbené a efektivní cvičení je pomocí Brockovy šňůry. Jedná se o bavlněnou šnůru se
třemi barevnými kuličkami, které je možné posunovat do různých vzdáleností a tím trénovat jak
konvergenci, tak akomodaci. Při tomto cvičení pacient pozoruje jednotlivé korálky a snaží se vidět
21
tvar X, který tvoří šňůrka. Poté se nejbližší korálek přibližuje blíže k oku. Výsledkem tohoto cvičení
by mělo být, že fixovaný korálek je viděn jednoduše a dva zbývající dvojitě. Je viděno X ve
fixovaném korálku a nejbližší korálek lze posunout až do vzdálenosti cca 6 cm před nos. 9
Další oblíbenou, a navíc na vybavení nenáročná metoda, je pencil push-up. Jedná se o cvičení,
při kterém je tužka držena na délku paže a pomalu se přibližuje směrem k nosu. Pacient sleduje
tužku a snaží se ji udržet v jednoduchém zaostření. V okamžik, kdy se obraz rozdvojí, tužka se opět
odtáhne od nosu. Toto cvičení by se mělo opakovat několikrát za den. 13
Obrázek 5 Pencil push – up 13
Prizmatická korekce
Prizmatická korekce není zcela obvyklá, ale využívá se hlavně při kombinaci insuficience
konvergence i akomodace nebo při vážných potížích. Prizmata se předepisují bází dovnitř. Optická
mohutnost odpovídá nejslabší hodnotě, která přivede pacientovi okamžitou a snadnou
konvergenci. 11
Závěr
Insuficience konvergence je v dnešní době velmi častým problémem, který může studentům
způsobovat vážné problémy. Proto by vyšetření nemělo být ani v běžné praxi opomíjeno i za
předpokladu, že sféro-cylindrická korekce může tento stav výrazně zlepšit. Léčba insuficience
konvergence má velmi vysokou míru úspešnosti a můžeme tím nejen zlepšit studijní výsledky a
vztah k práci na blízko, ale pozvednout i celkovou kvalitu života. Na závěr je ale nutno říct, že
řešení insuficience konvergence lze pouze za předpokladu správné motivace a dlouhodobější
spolupráce ze strany pacienta.
22
Použitá literatura
1. Kříž P. Obtížná diagnostika nestrabických binokulárních a akomodačních poruch.
proLékaře.cz. https://www.prolekare.cz/casopisy/ceska-slovenska-oftalmologie/2016-
6/obtizna-diagnostika-nestrabickych-binokularnich-a-akomodacnich-poruch-
60365/download?hl=cs. Published June 2016.
2. Vaughn W, Hoenes R, Maples W.C. The association between vision quality of life and
academics as measured by the College of Optometrists in Vision Development Quality of Life
questionnaire. Optometry (St. Louis, Mo.). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16513512/.
Published March 2006.
3. Porcar E, Martinez-Palomera A. Prevalence of general binocular dysfunctions in a
population of university students. Optometry and vision science: official publication of the
American Academy of Optometry. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9097328/. Published
February 1997.
4. Jeřábková A. Insuficience konvergence. 4oci.cz. https://www.4oci.cz/insuficiencekonvergence_4c661.
Published December 2013.
5. Konvergentní, paralelní a divergentní postavení očí. Konvergence.
https://is.muni.cz/el/med/podzim2020/BONR0341p/1.12._Konvergence.pdf?lang=cs.
6. Přehnalová M. Vergence a akomodace. 2011. https://theses.cz/id/dmf3y2/00142661-
918913457.pdf.
7. Vyšetření NPC. 21 kroků vyšetření binokulárního vidění. Dostupné z:
http://www.optikarium.cz/21VBV.pdf
8. Konvergence u dítěte. 4oci.cz. https://www.4oci.cz/insuficience-konvergence_4c661
9. Samuelová R. Kvalita života pacienta s insuficiencí konvergence. 2018.
https://is.muni.cz/th/uzhs0/.
10. Pluháček F. Vergenční poruchy při pohledu do blízka. 2015.
http://www.optometry.cz/obsah/materialy/VPPB.pdf.
11. Šuráňová M. Insuficience konvergence. 2016.
https://theses.cz/id/d1t36j/insuficience_konvergence_Suranova.pdf. Bakalářská práce.
12. Veselý P. Workshop: Nácvik zrakových dovedností pomocí zrakové terapie.
https://docplayer.cz/816412-Workshop-nacvik-zrakovych-dovednosti-pomoci-zrakove-
terapie.html.
13. Eye Exercises: Visual Training for Eye Disorders. HealthEngine Blog.
https://healthengine.com.au/info/eye-exercises-visual-training-for-eye-disorders.
Published May 27, 2009.
23
14. Eye Exercises: Visual Training for Eye Disorders. HealthEngine Blog.
https://healthengine.com.au/info/eye-exercises-visual-training-for-eye-disorders.
Published May 27, 2009.
24
Bc. Štěpánka Korbová, DiS., Mgr. Pavel Kříž, Ph.D.
Problems with convergence insufficiency in students
Department of Optometry and Orthoptics, Faculty of Medicine, Masaryk University Brno
Abstract
This paper deals with problems with insufficient convergence, especially for students, for
whom it can have a very strong effect on their learning outcomes and mental well-being, which
proves several studies. Therefore, the aim of this paper is to provide general information on
convergence, insufficient convergence, and possible solutions.
Key words
Convergence, convergence insufficiency, near convergence point
Insufficiency of convergence is a very common problem, especially in today's online learning.
It is described as the inability or difficulty of the eyes to maintain convergence when looking to a
close object. Student clients usually come with asthenopic problems such as frontal headaches,
fatigue, burning eyes, blurred vision, diplopia or reading difficulties in the form of loss of
concentration. It is this discomfort that worsens work at close distance and can have a major
negative effect on learning outcomes, performance, overall quality of learning and mental
development. Vaughn et al. dealt with the influence of visual problems on academic results in their
study and showed that children with poorer evaluation report more symptoms than children with
better study results. These children may experience unnecessary frustration and lower selfesteem,
which can lead to avoidance or resistance to work at close distance. A study by Porcar and
Martinez-Palomer revealed a high incidence of binocular dysfunctions (32.3%), of which 7.7%
were convergence insufficiency in university students.1,2,3
Convergence
We speak of convergence if there is a symmetrical displacement of the optical axes of both eyes
when looking at a nearby object so that the image falls into a fovea, so if there is bilateral eye
adduction. As with accommodation, we recognize the near and far point of convergence, the
convergence area and the width of convergence, the basic unit of which is the meter angle - the
angle that the eyes make when fixing an object 1 meter away. 4
25
Figure 2 Convergent, parallel, and divergent position of the eyes 5
It is the near point of convergence that is an important parameter in determining the
insufficiency of convergence. The near point of convergence (NPC) expresses the performance of
convergence and is given by the smallest distance at which the eyes can converge and observe a
close object easily. In childhood and early adulthood, this point is located about 5 cm in front of
the eye, in later age, the point moves to a distance cca 8 cm in front of the eye. Distances greater
than 8 cm indicate a reduced ability to converge. In common practice, NPCs are usually measured
by a subjective method using a pencil or light pen, where the pencil / pen slowly approaches from
a distance cca 50 cm towards the subject until it breaks up (break point). Then it zooms out again
until the recovery point. in case of difficulty in determining the bifurcation, a red filter can be
inserted in front of the eye.4,6
Figure 2 NPC examination 7
Bod rozdvojení – break point, bod rozostření – blur point, bod opětovného spojení – recovery point
The far point of convergence is the virtual point behind the eyes where the axes intersect at
maximum divergent effort. Actually, this point does not appear, because even when looking into
the distance, the eyes are in a parallel or slightly converging position. Between the far and near
point is a convergence area. 4
26
Figure 3 Convergence in a child 8
Convergence can be divided into reflexive and conscious. The conscious convergence can be
evoked by one's own efforts, while the reflexive is evoked by the reaction to a stimulus and is
independent of our will. Reflective convergence consists of 4 components:
1. Tonic convergence maintains the rest position of the eyes in the awake state based
on impulses from the cerebral cortex. During sleep, the bulbs are released and
twisted outwards and upwards, a condition known as the Bell phenomenon.
2. Accommodation convergence is caused by accommodation of eyes on a nearby
object. It is abbreviated AC and, together with accommodation, expresses a
significant AC / A ratio.
3. Fusion convergence complements accommodation convergence. It leads to a much
finer displacement of the axes so that they intersect in a fixed object and thus
create the most optimal conditions for fusion.
4. Proximal convergence is psychic conditioned based on a conscious close object.
This type manifests itself when working with examination devices such as the
toposcope / synoptophore. 9
Convergence insufficiency
Convergence insufficiency is reported as the most common binocular vision disorder and the
cause of ocular discomfort and asthenopia. It occurs in every age category and a large percentage
are students. This is a non-strabismic binocular anomaly, which is characterized by the inability
or poor sustainability of convergence for extended periods of time when working at close range.
The diagnostics is based on the detection of a near convergence point and positive fusion
reserves up close, the results of both measurements will show reduced values. Furthermore, there
27
is often a higher exophoria at close range than into the distance or exophoria with orthophoria
into the distance.
Not all these symptoms may always be present in clients; at least two symptoms are usually
considered clinically significant.1,9
The treatment of convergence insufficiency
The treatment of convergence insufficiency consists primarily in visual training, where
attention is paid to the near point of convergence at an abnormal distance. This method is usually
successful in elderly patients too. In uncorrected myopes, the insufficiency may be alleviated after
proper correction. For young people as well as for students, the spherical part of the correction
can be temporarily adjusted to minus values. In certain cases, especially when combining a
convergence disorder with attenuated accommodation, prismatic correction is recommended. In
case of large deviations, surgery is chosen. 10,11
Visual training
Visual training is suitable if the patient is generally healthy and has a certain degree of
motivation for treatment. Visual training should always be preceded by refraction with the correct
choice of correction. The patient should also be informed in advance that symptoms may worsen
during the first phase of treatment during exercise but will resolve after the convergence
condition has improved.
A very popular and effective exercise is with the help of Brock string. It is a cotton string with
three coloured balls, which can be moved to different distances and thus train both convergence
and accommodation. During this exercise, the patient observes the individual beads and tries to
see the X shape that forms the string. Then the nearest bead moves closer to the eye. The result of
this exercise should be that the fixed bead is seen simply and the two remaining twice. An X is
seen in a fixed bead and the nearest bead can be shifted up to about 6 cm in front of the nose. 12
Figure 4 Brock string 12
28
Another popular and a low-cost method is pencil push-up. This is an exercise in which the
pencil is held at arm's length and slowly approaches the nose. The patient watches the pencil and
tries to keep it simply in focus. The moment the image break ups, the pencil pulls away from the
nose again. This exercise should be repeated several times a day. 13
Figure 5 Pencil push – up 13
Prismatic correction
Prismatic correction is not entirely common but is mainly used for a combination of
convergence and accommodation insufficiency or in case of seriously problems. Prisms are
prescribed by the base inwards. The prism diopters corresponds to the weakest value, which will
bring the patient immediate and easy convergence. 11
Conclusion
The insufficiency of convergence is a very common problem today, which can cause serious
problems for students. Therefore, the examination should not be neglected even in common
practice, even if the sphero-cylindrical correction can significantly improve this condition. The
treatment of convergence insufficiency has a very high success rate, and we can not only improve
study results and the relationship to close work, but also improve the overall quality of life. In
conclusion, however, it must be said that the solution to the insufficiency of convergence is
possible only if the right motivation and long-term cooperation on the part of the patient.
29
Resources
1. Kříž P. Obtížná diagnostika nestrabických binokulárních a akomodačních poruch.
proLékaře.cz. https://www.prolekare.cz/casopisy/ceska-slovenska-oftalmologie/2016-
6/obtizna-diagnostika-nestrabickych-binokularnich-a-akomodacnich-poruch-
60365/download?hl=cs. Published June 2016.
2. Vaughn W, Hoenes R, Maples W.C. The association between vision quality of life and
academics as measured by the College of Optometrists in Vision Development Quality of Life
questionnaire. Optometry (St. Louis, Mo.). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16513512/.
Published March 2006.
3. Porcar E, Martinez-Palomera A. Prevalence of general binocular dysfunctions in a
population of university students. Optometry and vision science: official publication of the
American Academy of Optometry. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9097328/. Published
February 1997.
4. Jeřábková A. Insuficience konvergence. 4oci.cz. https://www.4oci.cz/insuficiencekonvergence_4c661.
Published December 2013.
5. Konvergentní, paralelní a divergentní postavení očí. Konvergence.
https://is.muni.cz/el/med/podzim2020/BONR0341p/1.12._Konvergence.pdf?lang=cs.
6. Přehnalová M. Vergence a akomodace. 2011. https://theses.cz/id/dmf3y2/00142661-
918913457.pdf.
7. Vyšetření NPC. 21 kroků vyšetření binokulárního vidění. Dostupné z:
http://www.optikarium.cz/21VBV.pdf
8. Konvergence u dítěte. 4oci.cz. https://www.4oci.cz/insuficience-konvergence_4c661
9. Samuelová R. Kvalita života pacienta s insuficiencí konvergence. 2018.
https://is.muni.cz/th/uzhs0/.
10. Pluháček F. Vergenční poruchy při pohledu do blízka. 2015.
http://www.optometry.cz/obsah/materialy/VPPB.pdf.
11. Šuráňová M. Insuficience konvergence. 2016.
https://theses.cz/id/d1t36j/insuficience_konvergence_Suranova.pdf. Bakalářská práce.
12. Veselý P. Workshop: Nácvik zrakových dovedností pomocí zrakové terapie.
https://docplayer.cz/816412-Workshop-nacvik-zrakovych-dovednosti-pomoci-zrakove-
terapie.html.
13. Eye Exercises: Visual Training for Eye Disorders. HealthEngine Blog.
https://healthengine.com.au/info/eye-exercises-visual-training-for-eye-disorders.
Published May 27, 2009.
30
14. Eye Exercises: Visual Training for Eye Disorders. HealthEngine Blog.
https://healthengine.com.au/info/eye-exercises-visual-training-for-eye-disorders.
Published May 27, 2009.
31
Bc. Kristýna Layerová, doc. MUDr. Šárka Skorkovská, CSc.
Rohovkový astigmatismus ve vztahu k pohlaví a jeho změny s
věkem
Katedra optometrie a ortoptiky, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita Brno
Anotace
Příspěvek se zabývá popisem rohovkového astigmatismu a jeho změnami během věku u obou
pohlaví. Na začátku příspěvku zmiňuji definici a příznaky astigmatismu, dále popisuji rozdělení
astigmatismu a jeho korekci. Na konci příspěvku nastiňuji svůj výzkum, kde porovnávám výsledné
hodnoty astigmatismu dle objektivních hodnot zjištěných pomocí DNEye scanneru.
Klíčová slova
Definice astigmatismu, rozdělení astigmatismu, vyšetření astigmatismu, korekce
astigmatismu, změny oka během života.
U každého člověka dochází v průběhu života k mnohým změnám. Stejně tak dochází k změnám
očních struktur i k funkčním změnám oka. Na mnohých částech těla je proces stárnutí viditelný,
avšak u očí tomu tak není. K největším refrakčním změnám dochází v rámci růstu oka zejména
během dětství a dospívání. Během života nastávají dvě fáze hypermetropizující a dvě fáze
myopizující. V období od narození do 8. roku dochází k fázi hypermetropizační, tu střídá mezi
8. a 20. rokem věku fáze myopizační. V pořadí druhá hypermetropizační fáze probíhá kolem
50. až 65. roku a je následována druhou myopizační fází. Každý člověk je jiný a stejně tak je
na tom i zakřivení rohovky. Vzhledem k tlaku víček se u každého jedince vyskytuje tzv.
fyziologický astigmatismus do hodnoty 0,5D, který je většinou vykompenzován. Tlak víček
způsobuje větší lomivost a s narůstajícím věkem dochází k ochabování víčkových svalů, a tím
i ke změnám hodnot astigmatismu a také ke změně z přímého astigmatismu na nepřímý. Ve
své výzkumné části se pokusím toto tvrzení potvrdit. 1,2
Definice astigmatismu
Astigmatismus řadíme mezi asférickou refrakční vadu oka, jelikož je optická mohutnost oka
v jednotlivých meridiánech odlišná. Prochází-li světelný paprsek lidským okem, dochází následně
k tomu, že se paprsek neláme pouze do jednoho ohniska, ale vytváří ohnisek více. Prostor vzniklý
32
mezi jednotlivými ohnisky se nazývá Sturmův konoid nebo také Sturmův interval. Dvě hlavní
roviny horizontální a vertikální tento prostor ohraničují a část mezi nimi označujeme jako kroužek
nejmenšího rozptylu. Výskyt astigmatismu může být z mnoha důvodu. Mezi ty hlavní se uvádí
změna indexu lomu očních médií (katarakta), případně nepřesná centrace (subluxace oční čočky).
Avšak tou nejčastější příčinou vzniku astigmatismu je nepravidelné zakřivení rohovky nebo
čočky. 2,3
Obr. č. 1: Znázornění lomu paprsků u astigmatického oka 7
Rozdělení astigmatismu
Astigmatismus lidského oka se skládá z astigmatismu rohovkového, čočkového a zbytkového,
který je zanedbatelný.
Na přední ploše rohovky vzniká astigmatismus rohovkový, jehož vliv na celkový oční
astigmatismus můžeme vypočítat pomocí Javalovy podmínky, která je vyjádřena vzorcem:
ASTC = 1,25 x ASTR ± 0,5
ASTC... astigmatismus celkový
ASTR.… astigmatismus rohovkový
- 0,5... dosazení v případě astigmatismu podle pravidla (přímý astigmatismus)
+ 0,5... dosazení v případě astigmatismu proti pravidlu (nepřímý astigmatismus)
Oproti rohovkovému astigmatismu je astigmatismus čočkový orientován opačně, což znamená,
že poloměr křivosti horizontální plochy rohovky je větší než vertikální poloměr křivosti rohovky
33
a optická mohutnost rohovky v horizontálním řezu je menší než optická mohutnost ve vertikálním
řezu. Zároveň je astigmatismu čočkový součástí autokompenzačních pochodů. 1,2,3
S postupujícím věkem se zmenšuje vertikální tlak víček na rohovku, tím se sníží hodnota
rohovkového astigmatismu a začne převažovat astigmatismus čočkový. Astigmatismus
způsobený oční čočkou se mění při akomodaci.
ASTC = ASTR + ASTČ + ASTZ
ASTC... astigmatismus celkový, ASTR... astigmatismus rohovkový
ASTČ... astigmatismus čočkový, ASTZ... astigmatismus zbytkový
Nepravidelný astigmatismus (irregularis), který je způsobený deformací či degenerací
rohovky nebo jiné optické plochy v optickém systému oka nebo např. posunutím oční čočky
(luxací) má v každém meridiánu i v každém místě plochy jinou optickou mohutnost a z toho
důvodu nelze určit hlavní řezy s minimálním a maximálním účinkem.
Tento astigmatismus nelze ve většině případů korigovat brýlemi, pokud jde o astigmatismus
způsobený deformací přední plochy rohovky (vyklenutí, keratokonus) lze většinou úspěšně
korigovat tvrdou kontaktní čočkou. Dalšími možnostmi korekce jsou: corneal cross linking,
refrakční chirurgické zákroky a keratoplastika. 2,3
Pravidelný astigmatismus (regularis) je definován na sebe kolmými hlavními meridiány
a lomivost oka se mezi nimi mění monotónně a symetricky vzhledem k optické ose. Obvykle bývají
hlavní meridiány ve svislé a horizontální rovině. Podle toho, který meridián je více lomivý,
rozdělujeme pravidelný astigmatismus na:
• Astigmatismus přímý, podle pravidla – vertikální hlavní řez je lámavější (blíže k rohovce)
než horizontální hlavní řez.
• Astigmatismus nepřímý, proti pravidlu – horizontální hlavní řez je lámavější než vertikální
hlavní řez.
• Astigmatismus šikmých os – na sebe kolmé ohniskové linie nejsou orientovány
v horizontálním a vertikálním směru.
Rozdělení astigmatismu podle polohy ohniskových linií
• Jednoduchý (simplex) –nastává tehdy, jestliže leží jedna z linií na sítnici (řez je
emetropický) a druhá ohnisková linie se nachází před (řez je myopický) nebo za sítnicí (řez je
hypermetropický).
• Složený (compositus) - obě ohniskové linie leží před sítnicí (oba řezy myopické) nebo obě
linie za sítnicí (oba řezy hypermetropické).
• Smíšený (mixtus) - jedna ohnisková linie leží před sítnicí a druhá za sítnicí (jeden řez
myopický a druhý hypermetropický).
34
• Ryze smíšený – hlavní řezy leží ve stejné vzdálenosti před a za sítnicí. 2,3,5
Obr. č. 2: Rozdělení pravidelného astigmatismu dle polohy fokál 4
Dále lze astigmatismus dělit na:
• Astigmatismus myopický – ohnisková linie se nachází před sítnicí.
• Astigmatismus hypermetropický – ohnisková linie leží za sítnicí.
Vyšetření astigmatismu
K vyšetření astigmatismu využíváme dva druhy metod, a to metody objektivní a metody
subjektivní. Mezi objektivní metody řadíme skiaskopii, Hartingerův koincidenční refraktometr,
automatický keratometr, rohovkový topograf a další. Avšak v optometristické praxi je
podstatnější subjektivní dokorigování pomocí Jacksonova zkříženého cylindru nebo zamlžovací
metodou.
Metoda Jacksonova zkříženého cylindru
Výchozím stavem pro vyšetřování pomocí Jacksonovým cylindrem je ryze smíšený
astigmatismus.
Jacksonův cylindr je tvořen dvojicí na sebe kolmých plan – cylindrů v hodnotách ±0,25 D; ±0,5
D; nebo ±1,0 D. Konstrukce plan – cylindrů spočívá v jejich zabroušení v kulaté objímce
s držátkem umístěným tak, že symetricky půlí směry os plan-cylindrů. Spojnice kladných,
respektive záporných znamének představuje osu stejnojmenného cylindru (případně mohou být
označeny barevnými body). 1,2
35
Obr. č. 3: Pozice JZC při určení předběžné osy korekčního cylindru pravého oka 1
Zamlžovací metoda
Výchozím stavem pro vyšetřování pomocí astigmatického vějíře je složený myopický
astigmatismus. Zamlžovací metoda spočívá v předložení spojné čočky v hodnotě +2,0 D nebo +3,0
D, díky které dosáhneme fázi zamlžení. 2
Korekce astigmatismu
Astigmatismus můžeme korigovat hned několika způsoby. Pro korekci astigmatických vad se
nejčastěji používají brýlové čočky. Brýle s astigmatickou korekcí se nacházejí ve stálé poloze před
okem a tím poskytují stabilní korekci pro široké spektrum astigmatických vad. Dnes se rozšiřuje
i možnost korekce pomocí torických kontaktních čoček. Nejméně používaným způsobem korekce
astigmatismu jsou refrakční zákroky. 2,3,6
Obr. č. 4: Visus s nekorigovaným astigmatismem 5
36
Výzkumná část
Hlavními cíli výzkumu je porovnání polohy hlavních řezů dle objektivní refrakce a stanovení,
zda existuje statisticky významný rozdíl výskytu astigmatismu vzhledem k pohlaví a věku.
Hypotézy, které byli na začátku stanoveny
 1. hypotéza: Astigmatismus se častěji vyskytuje u žen než u mužů.
 2. hypotéza: V průběhu života se vzhledem k poklesu víček mění přímý
astigmatismus na astigmatismus nepřímý.
Průběh výzkumu a předběžné výsledky
Výzkum probíhal v nestátním zdravotnickém zařízení Optika M&V v Českých Budějovicích a
v Trhových Svinech. Pro získání objektivních dat byl využit automatický refraktometru od firmy
Rodenstock DNEye Scanner 2.
Obr. č. 5: DNEye Scanner 2 Rodenstock 8
Zatím bylo změřeno 80 respondentů (z toho 160 očí). Na začátku každého měření byl proveden
krátký rozhovor, kde byla zaznamenána osobní anamnéza, rodinná anamnéza a potíže s viděním.
Pomocí DNEye Scanneru byla zjištěna hodnota objektivní refrakce a typ astigmatismu.
K vyhodnocení typu astigmatismu bylo použito jako kritérium odchylky větší než 20˚ od
horizontálního a vertikálního směru dle Trottera. Za astigmatismus šikmých os byly tedy
považovány výsledky, u kterých byla osa astigmatismu v rozmezí 21–69 ° anebo 111–159°.
37
Ostatní výsledky byly vyhodnoceny dle lomivosti hlavních řezů na astigmatismus přímý či
nepřímý.
Respondenti byli rozděleni do 4 skupin dle věku, kde každá skupina byla rozdělena i dle
pohlaví.
 1. skupina (15-35 let) - změřeno 26 respondentů (52 očí), z toho 18 žen a 8 mužů
Tabulka 1: Rozdělení astigmatismu u první skupiny respondentů
Astigmatismus Počet očí
Přímý myopický 22
Přímý hypermetropický 8
Přímý smíšený 4
Nepřímý myopický 8
Nepřímý hypermetropický 4
Nepřímý smíšený 0
Šikmých os 6
Zastoupení přímého astigmatismu bylo u první skupiny u 34 očí (65,4 %), nepřímého
astigmatismus u 12 očí (23,1 %) a astigmatismus šikmých os byl naměřen u 6 očí (11,5 %).
 2. skupina (36-55 let) - změřeno 28 respondentů (56 očí), z toho 15 žen a 13 mužů
Tabulka 2: Rozdělení astigmatismu u druhé skupiny respondentů
Astigmatismus Počet očí
Přímý myopický 18
Přímý hypermetropický 14
Přímý smíšený 4
Nepřímý myopický 8
Nepřímý hypermetropický 6
Nepřímý smíšený 2
Šikmých os 4
38
Přímý astigmatismus byl v této skupině zastoupen u 36 očí (64,3 %), nepřímý
astigmatismus u 16 očí (28,6 %) a astigmatismus šikmých os u 4 očí (7,1 %).
 3. skupina (56-75 let) - změřeno 21 respondentů (42 očí), z toho 13 žen a 8 mužů
Tabulka 3: Rozdělení astigmatismu u třetí skupiny respondentů
Astigmatismus Počet očí
Přímý myopický 12
Přímý hypermetropický 6
Přímý smíšený 0
Nepřímý myopický 12
Nepřímý hypermetropický 4
Nepřímý smíšený 2
Šikmých os 6
Zastoupení přímého astigmatismu u třetí skupiny bylo u 18 očí (42,8 %), nepřímého
astigmatismu u 18 očí (42,8 %) a astigmatismus šikmých os, zde byl u 6 očí (14,4 %).
 4. skupina (nad 76 let) - změřeno 5 respondentů (10 očí), z toho 3 ženy a 2 muži
Tabulka 4: Rozdělení astigmatismu u čtvrté skupiny respondentů
Astigmatismus Počet očí
Přímý myopický 2
Přímý hypermetropický 0
Přímý smíšený 0
Nepřímý myopický 4
Nepřímý hypermetropický 0
Nepřímý smíšený 2
Šikmých os 2
39
Přímý astigmatismus byl u čtvrté skupiny naměřen u 2 očí (20 %), nepřímý astigmatismus u 6
očí (60 %) a astigmatismus šikmých os u 2 očí (20 %).
Podle průběžných výsledků bylo statisticky prokázáno, že s věkem dochází ke změně osy
cylindru, a tudíž změně z přímého astigmatismu na nepřímý, což by mohlo být zapříčiněno
povolením víčkových svalů a tlakem na rohovku.
40
Seznam zdrojů
1. Anton M. Refrakční Vady A Jejich Vyšetřovací Metody. Vyd. 3., přeprac. Brno: Národní
centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů; 2004.
2. Bedáňová L, Beneš P, Masarykova univerzita. Změna polohy hlavních řezů
astigmatismu oka v závislosti na věku. Published online 2012.
3. Galušková K, Vlasák O, Masarykova univerzita. Astigmatizmus jako zobrazovací vada.
Published online 2019.
4. Krchňáková V, Mňuk T, Masarykova univerzita. Refrakční chirurgie – současné
indikační spektrum, rizika, možné komplikace. Published online 2015.
5. Lapková E, Kučera P, České vysoké učení technické v Praze. Rozdíly ve stanovení
astigmatismu monokulárně a binokulárně. Published online 2017.
6. Severa D, Veselý P, Beneš P, Masarykova univerzita. Základy metod korekce
refrakčních vad. Published online 2016.
7. Vlasák O, Richter J, Masarykova univerzita. Astigmatismus a korekce brýlovými skly.
Published online 2007.
8. Rodenstock. https://www.rodenstock.cz/cz/cz/dneye-scanner.html. Published 2021.
Accessed April 20, 2021.
41
Bc. Kristýna Layerová, doc. MUDr. Šárka Skorkovská, CSc.
Corneal astigmatism in relation to gender and its changes with
age
Department of Optometry and Orthoptics, Faculty of Medicine, Masaryk University Brno
Abstract
The article deals with the description of corneal astigmatism and its changes during age in both
sexes. At the beginning of the article, I mention the definition and symptoms of astigmatism, I also
describe the division of astigmatism and its correction. At the end of the article, I outline my
research, where I compare the resulting values of astigmatism according to objective values found
using a DNEye scanner.
Keywords
Definition of astigmatism, distibution of astigmatism, examination of astigmatism, correction
of astigmatism, changes in the eye during life.
For each person, many changes occur over the course of their life. Similarly, there are changes
in the eye structures as well as functional changes in the eye. The ageing process is visible in many
parts of the body, but not in the eyes. The biggest refractive changes occur within the growth of
the eye especially during childhood and adolescence. During life, there are two phases of
hypermetropizing and two phases of myopizing. During the period from birth to year 8, there is a
phase of hypermetropization, alternating between the ages of 8 and 20. In order, the second
hypermetropization phase occurs around the ages of 50 to 65 and is followed by the second
myopization phase. Each person is different, and so is the curvature of the cornea. Due to eyelid
pressure, each individual has a physiological astigmatism up to 0.5D, which is mostly offset. The
pressure of the eyelids causes greater refraction and as we age, the lidded muscles become weak
and thus changes in the values of astigmatism and also change from direct astigmatism to indirect.
In my research section, I will try to confirm this claim. 1,2
Definition of astigmatism
We classify astigmatism as an aspheric refractive defect of the eye, as the optical thickness of
the eye is different in individual meridians. When a ray of light passes through the human eye, it
then occurs that the ray does not just break into one focus, but creates more focal points. The
42
space created between outbreaks is called the Sturm conoid or the Sturm interval. The two main
planes horizontal and vertical enclose this space, and we refer to the part between them as the
circle of least variance. Astigmatism can occur for many reasons. Among the main ones is a change
in the refractive index of the eye media (cataract), or an inaccurate centre (eye lens subluxation).
However, the most common cause of astigmatism is irregular curvature of the cornea or lens. 2,3
Fig.. 1: Refraction of the rays in the astigmatic eye 7
Distribution of astigmatism
The astigmatism of the human eye consists of corneal, lentil and residual astigmatism, which
is negligible.
Corneal astigmatism develops at the front of the cornea, the effect of which on the general
ocular astigmatism can be calculated using the Javal condition, which is expressed by the formula:
ASTC = 1,25 x ASTR ± 0,5
ASTC... total astigmatism
ASTR.… corneal astigmatism
- 0,5... install in case of astigmatism by the rule (direct astigmatism)
+ 0,5... install in case of astigmatism against the rule (indirect astigmatism)
Contrary to corneal astigmatism, lens astigmatism is oriented in reverse, meaning that the
radius of curvature of the horizontal area of the cornea is greater than the vertical radius of
curvature of the cornea, and the optical heft of the cornea in the horizontal section is less than the
optical heft in the vertical section. At the same time, astigmatism is a lens part of selfcompensation
marches. 1,2,3
43
As age progresses, vertical pressure of the eyelids on the cornea decreases, reducing the value
of corneal astigmatism and starting to override lens astigmatism. Astigmatism caused by the lens
of the eye changes with acommodation.
ASTC = ASTR + ASTČ + ASTZ
ASTC... total astigmatism, ASTR... corneal astigmatism
ASTČ... lens astigmatism , ASTZ... residual astigmatism
Irregular astigmatism (irregularis), which is caused by deformation or degeneration of
the cornea or other optical surface in the optical system of the eye, or e.g. displacement of the lens
of the eye (luxation), has a different optical heft in each meridian and at each site of the surface,
and for this reason major incisions with minimal and maximum effect cannot be determined.
In most cases, this astigmatism cannot be corrected by glasses when it comes to astigmatism
caused by a deformation of the front surface of the cornea (spraining, keratoconus) can usually be
corrected successfully with a hard contact lens. Other correction options are: corneal cross
linking, refractive surgery and keratoplasty. 2,3
Regular astigmatism (regularis) is defined by the perpendicular main meridians and the
relevancy of the eye changes between them monotonously and symmetrically relative to the
optical axis. Usually the main meridians are in the vertical and horizontal plane. Depending on
which meridian is more refractory, we divide regular astigmatism into:
• Astigmatism direct, by the rule - the vertical main cut is more breakable (closer to the
cornea) than the horizontal main cut.
• Astigmatism indirect, against the rule - the horizontal main cut is more breakable than the
vertical main cut.
• Astigmatism of oblique axes - the perpendicular focal lines are not oriented in horizontal
and vertical directions.
Distribution of astigmatism by position of focal lines
• Simple (simplex) - occurs when one of the lines is located on the retina (the incision is
emtropic) and the other focal line is located in front (the incision is myopic) or behind the retina
(the incision is hypermetropic).
• Composite (compositus) - Both focal lines lie in front of the retina (both myopic incisions)
or both lines behind the retina (both hypermetropic incisions).
• Mixed (mixtus) - one focal line lies in front of the retina and the other behind the retina
(one myopic and the other hypermetropic).
44
• Purely mixed - the main incisions lie at the same distance in front of and behind the retina.
2,3,5
Fig. 2: Distribution of astigmatism by position of focal lines 4
Furthermore, astigmatism can be divided into:
• Myopic astigmatism - the focal point is located in front of the retina.
• Astigmatism hypermetropic - the focal point lies behind the retina.
Examination of astigmatism
We use two types of methods to examinate astigmatism, namely objective methods and
subjective methods. We include skiascopy among objective methods, Hartinger co-incidence
refractometer, automatic keratometer, corneal topograph and more. However, in optometristic
practice, subjective finishing using Jackson's cross-hat or fogging method.
Jackson's crossed cylinders method
The starting point for Jackson's crossed cylinders method is purely mixed astigmatism.
Jackson's crossed cylinder is formed by a pair of perpendicular plan-hats in values of ±0,25 D;
±0,5 D; or ±1,0 D. The design of plan-hats consists of grinding them in a round socket with a holder
positioned so that they symmetrically halve the directions of plan-cylinders axes. The connector
of positive and negative marks represents the axis of the same top hat (or may be marked with
color points). 1,2
45
Fig. 3: Position of the JZC in determining the preliminary axis of the correction cylinder of the right eye 1
Fogging method
Compound myopic astigmatism is the starting point for astigmatic fan investigations. The
misting method involves the presentation of a +2,0 D or +3,0 D bonding lens to achieve the misting
phase... 2
Correction of astigmatism
Astigmatism can be corrected in several ways. Glass lenses are most commonly used to correct
astigmatic defects. Spectacles with astigmatic correction are located in a permanent position in
front of the eye and thus provide a stable correction for a wide range of astigmatic defects. Today,
the possibility of correction by means of toric contact lenses is being extended. The least used way
to correct astigmatism is through refraction procedures. 2,3,6
Fig. 4: Visus with uncorrected astigmatism 5
46
Research part
The main objectives of the research are to compare the position of the main sections according
to objective refraction and to determine whether there is a statistically significant difference in
the incidence of astigmatism due to gender and age.
Hypotheses that were initially established
 1st hypothesis: Astigmatism is more common in women than in men.
 2nd hypothesis: Over the course of a lifetime, due to a decrease in eyelids, direct
astigmatism changes to indirect astigmatism.
Research progress and preliminary results
The research took place at the Optika M&V non-governmental health facility in České
Budějovice and in Trhové Sviny. An automatic refractometer from Rodenstock DNEye Scanner 2
was used to obtain objective data.
Fig. 5: DNEye Scanner 2 Rodenstock 8
So far, 80 respondents have been measured (out of 160 eyes). At the beginning of each
measurement, a brief interview was conducted where personal history, family history and vision
problems were noted. Using DNEye Scanner, an objective refraction value and a type of
astigmatism were found. To evaluate the type of astigmatism, it was used as a criterion of
deviation greater than 20 ± from the horizontal and vertical direction according to Trotter. Thus,
results in which the astigmatism axis was in the range of 21-69° or 111-159° were considered
astigmatism of the oblique axes.
Other results were evaluated by the relevancy of the main cuts to astigmatism, direct or
indirect.
47
Respondents were divided into 4 groups by age, where each group was also divided by gender.
 1st group (15-35 years) - measured 26 respondents (52 eyes), of which 18 were
women and 8 were men
Table 2: Distribution of astigmatism in the first group of respondents
Astigmatism Number of eyes
Direct myopic 22
Direct hypermetropic 8
Direct mixed 4
Indirect myopic 8
Indirect hypermetropic 4
Indirect mixed 0
Of oblique axes 6
Direct astigmatism representation in the first group was 34 eyes (65.4%), indirect astigmatism
in 12 eyes (23.1%) and oblique axis astigmatism in 6 eyes (11.5%)
 2nd group (36-55 years) - measured 28 respondents (56 eyes), of which 15 were
women and 13 were men
Table 2: Distribution of astigmatism in the second group of respondents
Astigmatism Number of eyes
Direct myopic 18
Direct hypermetropic 14
Direct mixed 4
Indirect myopic 8
Indirect hypermetropic 6
Indirect mixed 2
Of oblique axes 4
48
Direct astigmatism was represented in 36 eyes (64.3%), indirect astigmatism in 16 eyes
(28.6%) and oblique axis astigmatism in 4 eyes (7.1%).
 3rd group (56-75 years) - measured 21 respondents (42 eyes), of which 13 were
woman and 8 were men
Table 3: Distribution of astigmatism in third group of respondents
Astigmatism Number of eyes
Direct myopic 12
Direct hypermetropic 6
Direct mixed 0
Indirect myopic 12
Indirect hypermetropic 4
Indirect mixed 2
Of oblique axes 6
The representation of direct astigmatism in the third group was in 18 eyes (42.8%), indirect
astigmatism in 18 eyes (42.8%) and oblique axis astigmatism in 6 eyes (14.4%).
 4th group (over 76 years) - measured 5 respondents (10 eyes), of which 3 were
woman and 2 were men
Tablea4: Distribution of astigmatism in the fourth group of respondents
Astigmatism Number of eyes
Direct myopic 2
Direct hypermetropic 0
Direct mixed 0
Indirect myopic 4
Indirect hypermetropic 0
Indirect mixed 2
Of oblique axes 2
49
Direct astigmatism in the fourth group was measured in 2 eyes (20%), indirect astigmatism in
6 eyes (60%) and oblique axis astigmatism in 2 eyes (20%).
According to the interim results, it has been statistically demonstrated that there is a
change in the axis of the top hat with age, and therefore a change from direct astigmatism to
indirect, which could be due to the clearance of the eyelid muscles and pressure on the cornea.
50
List of resources
1. Anton M. Refrakční Vady A Jejich Vyšetřovací Metody. Vyd. 3., přeprac. Brno: Národní
centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů; 2004.
2. Bedáňová L, Beneš P, Masarykova univerzita. Změna polohy hlavních řezů
astigmatismu oka v závislosti na věku. Published online 2012.
3. Galušková K, Vlasák O, Masarykova univerzita. Astigmatizmus jako zobrazovací vada.
Published online 2019.
4. Krchňáková V, Mňuk T, Masarykova univerzita. Refrakční chirurgie – současné
indikační spektrum, rizika, možné komplikace. Published online 2015.
5. Lapková E, Kučera P, České vysoké učení technické v Praze. Rozdíly ve stanovení
astigmatismu monokulárně a binokulárně. Published online 2017.
6. Severa D, Veselý P, Beneš P, Masarykova univerzita. Základy metod korekce
refrakčních vad. Published online 2016.
7. Vlasák O, Richter J, Masarykova univerzita. Astigmatismus a korekce brýlovými skly.
Published online 2007.
8. Rodenstock. https://www.rodenstock.cz/cz/cz/dneye-scanner.html. Published 2021.
Accessed April 20, 2021.
51
Bc. Lenka Machatá, Ing. Martin Fůs, doc. MUDr. Šárka Pitrová, CSc
Analýza rohovkového AP poměru pomocí OCT
Fakulta biomedicínského inženýrství ČVUT v Praze
Anotace
Studie se zabývá problematikou a analýzou AP poměru pomocí optické koherenční tomografie
(OCT). Teoretický úvod a přijímané hodnoty z alternativních schematických modelů oka je
následován objasněním metodiky experimentální části. Celkem 406 očí ze skupiny A a 20 očí pro
skupinu B bylo vyšetřeno pomocí OCT RTVue XR a biometru Lenstaru LS 900. Závěrem jsou
vyhodnoceny naměřené výsledky individuálních hodnot AP poměru, které jsou porovnány se
schematickými modely oka. Následuje komparace naměřených dat průměrné keratometrie Kave a
celkové optické mohutnosti rohovky Net power, hodnocení vlivu Net power na výslednou optickou
mohutnost nitrooční sférické čočky a korelace AP poměru s biometrickými daty.
Klíčová slova
OCT předního segmentu, keratometrie, net corneal power, AP poměr.
Úvod
Rohovka je transparentní část oka, která je z hlediska optického nejdůležitějším refrakčním
prostředím. V minulosti ale nebylo možné měření poloměru zakřivení zadní plochy rohovky, a
proto se celková optická mohutnost rohovky pouze dopočítávala za předpokladu stálého poměru
mezi přední a zadní plochou rohovky neboli AP poměru. Ten je konvenčně uznáván
z Gullstrandova schematického modelu oka. V případě, že tento poměr není platný, může vytvářet
chyby ve vzorcích, které s tímto předpokladem počítají a mít za následek chybné výsledky
například u optických mohutností implantovaných nitroočních čoček.
Hlavním cílem práce je ověření platnosti konvenčně uznávaného předpokladu poměru radiů
rohovky, pomocí měření na předně-segmentovém OCT. Dalším cílem je porovnat odlišné
teoreticky stanovené hodnoty AP poměru vycházející z různých schematických modelů oka a
z nich následně vybrat nejvhodnější model vzhledem k naměřeným hodnotám. Dále ověření
potenciální korelace tohoto poměru s naměřenými biometrickými daty z Lenstaru LS900. Dalším
předmětem studie je porovnání průměrné keratometrie a Net power jednotlivých očí a teoretické
ověření případného vlivu Net power na hypotetickou kalkulaci sférické nitrooční čočky.
52
AP poměr
AP poměr je poměr zakřivení mezi přední a zadní plochou rohovky (anterior corneal
radius/posterior corneal radius). Konvenčně udávaný AP poměr (1,132) vychází z Gullstrandova
modelu oka. Jedná se o poměr hodnot 7,70 mm a 6,80 mm (viz. tabulka 1, ve které jsou uvedené
hodnoty AP poměru i z ostatních schematických modelů oka. 1,2,3
Tabulka 1: Porovnání hodnot jednotlivých schematických modelů oka 1, 4
Schematický model oka
Radius přední
plochy (mm)
Radius zadní
plochy (mm)
AP poměr
Index lomu
rohovky
Gullstrand 7,70 6,80 1,132 1,376
Le Grand, Lotmar, Kooijman 7,80 6,50 1,2 1,3771
Navarro 7,72 6,50 1,187 1,3771
Liou a Brennan 7,77 6,40 1,214 1,376
V některých případech však tento poměr neplatí. Například u rohovky s ektatickými
degeneracemi, či po rohovkových refrakčních zákrocích (LASIK, PRK). Ve výpočtech pak
neodpovídá 88,3 % zadního povrchu ku přednímu, se kterými se počítá. Tato hodnota se využívá
také pro výpočet optické mohutnosti transplantované IOL při operaci katarakty. 1,2,3
Metodika
Studie zahrnuje dvě skupiny pacientů. Do skupiny A byly zařazeny pouze oči s fyziologickým
očním nálezem bez patologií a relativních kontraindikací ovlivňujících anatomické poměry oka. U
skupiny B se jednalo o pacienty po rohovkových refrakčních zákrocích korigujících myopii, u
kterých byla předpokládána extrémní hodnota AP poměru. Demografická data jednotlivých
skupin jsou uvedena v tabulce 2.
Tabulka 2: Demografická data
Skupina A Skupina B
Počet očí 406 20
Počet mužů 72 4
Počet žen 133 6
Průměrný věk 44,76±16,48 51,1±10,81
53
Všechna oční vyšetření probíhala v Privátní oční klinice JL v Praze, v období od listopadu 2020
do dubna 2021. Každé vyšetření bylo provedeno autorkou bakalářské práce Lenkou Machatou a
Ing. Martinem Fůsem za konstantních podmínek na stejných přístrojích.
Prvním přístrojem byl OCT RTVue XR, pomocí něhož byly získávány hodnoty poloměru
zakřivení přední a zadní plochy rohovky. Poměrem mezi nimi byly získávány individuální
hodnoty AP poměru. Další výstupní hodnotou byla net power, u které je celková optická
mohutnost rohovky vypočtena pomocí poloměru zakřivení přední a zadní plochy rohovky a její
tloušťky. Druhým přístrojem byl biometr Lenstar LS 900 pomocí něhož byly získávány
biometrická data společně s daty keratometrie. Ta optickou mohutnost rohovky aproximuje
pouze pomocí měření poloměru zakřivení přední plochy rohovky, keratometrického indexu lomu
a počítá právě s konstantním AP poměrem.
V rámci vyhodnocení teoretického vlivu net power na hypotetickou kalkulaci nitrooční sférické
čočky byly porovnávány dva vzorce. SRK/T2 využívající průměrnou keratometrii z biometru a
OCT-based IOL formula, která počítá s net power z OCT.
Výsledky
Z výsledků bylo zjištěno, že průměrná hodnota AP poměru pro skupinu A je rovna 1,17±0,02.
Naměřené hodnoty tohoto poměru se pohybují v rozmezí od 1,085 do 1,273. Na grafu (viz obrázek
1) je zobrazena četnost AP poměru skupiny A pro dílčí intervaly.
Obrázek 1: Graf četnosti AP poměru.
1
12
69
167
108
40
7
2
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
0-1,109
1,109-1,132
1,132-1,156
1,156-1,179
1,179-1,203
1,203-1,226
1,226-1,250
1,250-1,274
Počet očí
APpoměr
54
Z grafu lze vyčíst, že nejvyšší četnost AP poměru byla v intervalu 1,156–1,179 a tvořila 41 %
z 406 očí. Druhým nejpočetnějším intervalem, který se týkal 26 %, byl 1,179–1,203. Třetí rozmezí
1,132–1,156 se týkalo 16 %. Do intervalu 1,107–1,132 obsahujícího konvenčně uznávaný poměr
spadalo 2,9 % očí.
Na obrázku 2 je zobrazen boxplot všech naměřených dat r1/r2 skupiny A, zároveň jsou na tomto
obrázku vynesené přímky, které odpovídají jednotlivým AP poměrům alternativních modelů oka.
Jsou z něj patrné oblasti mezi jednotlivými teoretickými hodnotami, ve kterých se nejvíce
naměřené hodnoty vyskytovaly.
Obrázek 2: Boxplot naměřených dat AP poměru společně s teoretickými hodnotami schematických
modelů oka
Z grafu plyne, že nejvíce pacientů spadalo do oblasti mezi modelem oka od Gullstranda (1,132)
a modelem od Navarra (1,187), čemuž odpovídá i hodnota mediánu r1/r2 1,174. V rámci
hodnocení diference mezi naměřenými hodnotami AP poměru a hodnotami AP poměru
s odlišných schematických modelů oka byla zjištěna nejmenší diference od schematického modelu
dle Navara. Na 5% hladině významnosti se naměřená data statisticky významně lišila od
teoretických hodnot všech uvedených schematických modelů oka.
U porovnání diference průměrné keratometrie Kave z biometru a Net power z OCT byl zjištěn
průměrný rozdíl hodnot 0,844±0,403 D. Výsledná hodnota (p-value) na 5% hladině významnosti
byla P<0,001. Z uvedené hodnoty plyne, že Kave a Net power se statisticky významně liší.
Průměrný rozdíl mezi hypotetickou kalkulací optické mohutnosti nitrooční čočky vzorcem
SRK/T2 a OCT-based IOL formula počítán v absolutní hodnotě byl roven 1,54±1,71 D. Minimální
55
rozdíl byl 0,016 D a maximální 6,525 D, s tím že procentuální četnost rozdílu nad 1 D byla u 50 %
očí. Přestože byla odchylka rozdílů velmi vysoká, statistická významnost diference nebyla
potvrzena použitím Wilcoxonova dvouvýběrového testu. Hodnota p (p=0,25) nepotvrdila
statisticky významný rozdíl mezi hypotetickými kalkulacemi pomocí uvedených vzorců.
Pro zhodnocení vzájemného vztahu r1/r2, s biometrickými daty byl využit Pearsonův korelační
koeficient. Nejvýraznější korelace r1/r2 s biometrickými daty byla s WTW, i tak se ale jednalo
pouze o slabou, negativní korelaci (-0,257).
Závěr
Analýzou AP poměru byl na 406 očí zjištěn signifikantní rozdíl oproti jeho konvenční hodnotě.
Jednalo se o rozdíl 0,051±0,023 a průměrnou hodnotu 1,17±0,02. Z porovnání s ostatními
schematickými modely na základě míry diference nejlépe vyšel teoretický model od Navarra
s odchylkou 0,021±0,016. Korelace AP poměru s biometrickými daty byla zjištěna pouze slabá
s WTW. Hodnota statisticky významného rozdílu mezi hodnotami průměrné keratometrie a Net
power byla 0,844±0,403 D. Na 20 očích po rohovkové refrakční chirurgii byl u použití Net power
na kalkulaci IOL prostřednictvím OCT-based IOL formula vyvrácen předpoklad rozdílnosti oproti
vzorci využívajícímu průměrnou keratometrii (SRK/T2) a tudíž nebyl potvrzen statisticky
významný vliv na hypotetickou kalkulaci sférické nitrooční čočky. Avšak zjištěná hodnota
rozptylu rozdílů mezi vzorci ukazuje vliv Net power na výslednou hodnotu optické mohutnosti
nitrooční čočky u individuálních případů.
56
Použitá literatura
1. KUCHYNKA, Pavel. Oční lékařství. 2., přepracované a doplněné vydání. Praha: Grada
Publishing, 2016. ISBN 9788024750798.
2. HASEGAWA, Asato, Takashi KOJIMA, Mana YAMAMOTO, Yukihito KATO, Akeno
TAMAOKI a Kazuo ICHIKAWA. Impact of the anterior-posterior corneal radius ratio on
intraocular lens power calculation errors. Clinical Ophthalmology [online]. 2018, 12,
1549-1558 [cit. 2020-11-06]. ISSN 1177-5483. Dostupné z:
doi:10.2147/OPTH.S161464
3. Brochure-Optovue-Total-Corneal-Power-TCP-EN [online]. [cit. 2020-12-06].
Dostupné z: https://simovision.com/assets/Uploads/Brochure-Optovue-Total-
Corneal-Power-TCP-EN.pdf
4. ARTAL, Pablo. Handbook of visual optics. Boca Raton: CRC Press, Taylor & Francis
Group, [2017]. ISBN 978-1-4822-3785-6.
57
Bc. Lenka Machatá, Ing. Martin Fůs, doc. MUDr. Šárka Pitrová, CSc
Analysis of Corneal AP Ratio Using OCT
Faculty of biomedical engineering CTU in Prague
Abstract
The study deals with the issue and analysis of the AP ratio using optical coherence tomography
(OCT). The theoretical introduction and accepted values from alternative schematic models of the
eye is followed by an explanation of the methodology of the experimental part. A total of 406 eyes
from group A and 20 eyes for group B were examined using an OCT RTVue XR and a biometer
Lenstar LS 900. Furthermore, the measured values of individual AP ratio are evaluated and
compared with schematic eye models. This is followed by a comparison between the measured
data of the average keratometry Kave and the total corneal optical power Net power. Finally, the
influence of Net power on the hypothetical calculation of the spherical intraocular lens and the
correlation of the AP ratio with biometric data are evaluated.
Keywords
Anterior segment OCT, keratometry, net corneal power, AP ratio.
Introduction
The cornea is the transparent part of the eye, which is optically the most important refractive
medium. However, in the past, it was not possible to measure the radius of curvature of the
posterior corneal surface, and therefore the total optical power of the cornea was only calculated
assuming a constant ratio between the anterior and posterior corneal surface (AP ratio). This is
conventionally recognized from Gullstrand's schematic model of the eye. If this ratio is not valid,
it can create errors in the samples that take this assumption into account and result in erroneous
results, for example, with the optical powers of implanted intraocular lenses.
The main goal of this work is to verify the validity of the conventionally recognized assumption
of the corneal radius ratio, using measurements on the anterior-segment OCT. Another goal is to
compare different theoretically determined values of the AP ratio based on different schematic
models of the eye and then select the most suitable model from them with respect to the measured
values. Furthermore, verification of the potential correlation of this ratio with the measured
biometric data from the Lenstar LS 900. Another subject of the study is the comparison of the
58
average keratometry and Net power of individual eyes and the theoretical verification of the
possible influence of Net power on the hypothetical calculation of the spherical intraocular lens.
AP ratio
The AP ratio is the ratio of curvature between the anterior corneal radius and posterior corneal
radius. The conventionally given AP ratio (1,132) is based on Gullstrand's model of the eye. This
is a ratio of values 7.70 mm and 6.80 mm (Table 1, which shows the values of the AP ratio from
other schematic models of the eye). 1,2,3
Table 2: Comparison of values of schematic models of the eye 1, 4
Schematic model of the eye
Anterior
corneal radius
(mm)
Posterior
corneal radius
(mm)
AP ratio
Corneal
refractive
index
Gullstrand 7,70 6,80 1,132 1,376
Le Grand, Lotmar, Kooijman 7,80 6,50 1,2 1,3771
Navarro 7,72 6,50 1,187 1,3771
Liou a Brennan 7,77 6,40 1,214 1,376
However, in some cases, this ratio does not apply. For example cornea with ectatic
degenerations, or after corneal refractive surgery (LASIK, PRK). In the calculations, 88.3 % of the
posterior surface does not correspond to anterior, which is taken into account. This value is also
used to calculate the optical power of the transplanted IOL after cataract surgery.1 2,3
Methodology
The study includes two groups of patients. Only eyes with a physiological ocular finding
without pathologies and relative contraindications affecting the anatomical conditions of the eye
were included in group A. Group B included patients after myopic corneal refractive surgery who
were expected to have an extreme AP ratio. Demographic data of individual groups are shown in
Table 2.
59
Table 2: Demographic data
Group A Group B
Number of eyes 406 20
Number of men 72 4
Number of women 133 6
Average age 44,76±16,48 51,1±10,81
All eye examinations took place in the Private Eye Clinic JL in Prague, in the period from
November 2020 to April 2021. Each examination was performed by the author of the bachelor's
thesis Lenka Machata and Ing. Martin Fůs under constant conditions on the same devices.
The first device was the OCT RTVue XR, which was used to obtain values of the anterior and
posterior radius of the cornea. Another output value was net power, for which the total optical
power of the cornea is calculated using the radius of curvature of the anterior and posterior
surfaces of the cornea and its thickness. The second device was a Lenstar LS 900 biometer, which
was used to obtain biometric data together with keratometry data. It approximates the optical
power of the cornea only by measuring the radius of curvature of the anterior surface of the
cornea, the keratometric refractive index and takes into account the constant AP ratio.
As part of the evaluation of the theoretical influence of net power on the hypothetical
calculation of the intraocular spherical lens, two formulas were compared. SRK/T2 which uses
average keratometry from a biometer and an OCT-based IOL formula which uses net power from
OCT.
Results
From the results, it was found that the average value of the AP ratio for group A is 1.17±0.02.
The measured values of this ratio range from 1.085 to 1.273. The graph (Figure 1) shows the
distribution of the AP ratio of group A for the sub-intervals.
60
Figure 3: Distribution of AP ratio
It can be read from the graph that the highest frequency of the AP ratio was in the range of
1.156–1.179(41 % eyes). The second most numerous interval was 1.179–1.203 (26 % eyes). The
third range of 1.132-1.156 included 16 %. 2,9 % of eyes fell within the range of 1.107–1.132
containing the conventionally recognized ratio.
Figure 2 shows boxplot of all measured r1/r2 ratios of group A together with the median and
contains lines that correspond to the individual AP ratios from alternative schematic eye models.
It shows the areas between the individual theoretical values in which the most measured values
occurred.
1
12
69
167
108
40
7
2
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
0-1,109
1,109-1,132
1,132-1,156
1,156-1,179
1,179-1,203
1,203-1,226
1,226-1,250
1,250-1,274
Number of eyes
APratio
61
Figure 2: Boxplot of measured AP ratio data together with theoretical values of schematic eye models
The graph shows that most patients fell in the area between the eye model from Gullstrand
(1.132) and the model from Navarro (1.187), which corresponds to the median value r1/r2 1.174.
The smallest difference from the measured values of the AP ratio was from Navarro’s eye model.
At the 5% level of significance, the measured data differed statistically significantly from the
theoretical values of all the above schematic models of the eye.
Comparing the difference between the average Kave keratometry from the biometer and the Net
power from the OCT, an average difference was 0.844±0.403 D. The resulting value (p-value) at
the 5% level of significance was P <0.001. It follows from the p-value that Kave and Net power differ
significantly.
The average difference between the hypothetical calculation of the intraocular lens optical
power with the formula SRK/T2 and the OCT-based IOL formula was 1.54±1.71 D (calculated in
absolute value). The minimum difference was 0.016 D and the maximum 6.525 D, with the
percentage frequency of the difference above 1 D being in 50 % of the eyes. Although the variance
of the differences was very high, the statistical significance of the difference was not confirmed
using Wilcoxon's two-tailed test. The value of p (p=0.25) did not confirm a statistically significant
difference between hypothetical calculations using the above formulas.
Pearson's correlation coefficient was used to evaluate the relationship between r1/r2 and
biometric data. The most significant correlation r1/r2 with biometric data was with WTW, but even
so it was only a weak, negative correlation (-0.257).
62
Conclusion
Analysis of the AP ratio in 406 eyes revealed a significant difference to its conventional value.
The difference was 0.051±0.023 and a mean value was 1.17±0.02. Based on the rate of difference,
the Navarro’s theoretical model with a deviation of 0.021±0.016 was the best in comparison with
other schematic eye models. The correlation of the AP ratio with biometric data was weak with
WTW. The value of the statistically significant difference between the values of average
keratometry and Net power was 0.844±0.403 D. In 20 eyes after corneal refractive surgery, the
presumption of difference between the OCT-based IOL formula (which uses net power) and
SRK/T2 (which uses average keratometry) was refuted. Thus a statistically significant effect using
net power on the hypothetical calculation of a spherical intraocular lens was not confirmed.
However, the observed value of the variance of the differences between the formulas shows the
effect of Net power on the resulting value of the optical power of the intraocular lens in individual
cases.
63
References
1. KUCHYNKA, Pavel. Oční lékařství. 2., přepracované a doplněné vydání. Praha: Grada
Publishing, 2016. ISBN 9788024750798.
2. HASEGAWA, Asato, Takashi KOJIMA, Mana YAMAMOTO, Yukihito KATO, Akeno
TAMAOKI a Kazuo ICHIKAWA. Impact of the anterior-posterior corneal radius ratio on
intraocular lens power calculation errors. Clinical Ophthalmology [online]. 2018, 12,
1549-1558 [cit. 2020-11-06]. ISSN 1177-5483. Dostupné z:
doi:10.2147/OPTH.S161464
3. Brochure-Optovue-Total-Corneal-Power-TCP-EN [online]. [cit. 2020-12-06].
Dostupné z: https://simovision.com/assets/Uploads/Brochure-Optovue-Total-
Corneal-Power-TCP-EN.pdf
4. ARTAL, Pablo. Handbook of visual optics. Boca Raton: CRC Press, Taylor & Francis
Group, [2017]. ISBN 978-1-4822-3785-6.
64
Bc. Jindřiška Machová, Mgr. Simona Bramborová
Srovnání validity výsledků vyšetření zrakových funkcí
bichromatickými a polarizačními testy
Katedra optometrie a ortoptiky, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita Brno
Anotace
Tento příspěvek pojednává o vyšetření binokulárních funkcí v optometristické praxi, a to
především o vyšetření a korekci heteroforií. Úvodní kapitoly se zabývají rozdělením heteroforií,
možnostech vyšetření a způsobech terapie. Na konci příspěvku bude nastíněn výzkum týkající se
srovnání výsledů vyšetření binokulárního vidění za použití jednoho bichromatického a jednoho
polarizačního testu.
Klíčová slova
Binokulární vidění, heteroforie, bichromatický test, polarizační test, křížový test
Jednoduché binokulární vidění je popisováno jako koordinovaná činnost očí, spojit pozorovaný
předmět v jeden zrakový vjem. Tato schopnost však u člověka není vrozená, vyvíjí se až po
narození, kdy souvisí s vývojem žluté skvrny. Tento vývoj trvá zhruba do jednoho roku věku dítěte
a do 6 let dochází k upevňování binokulárních funkcí. Pokud v tomto raném období vývoje zraku
dítěte vznikne nějaká patologie, dojde k poruchám jednoduchého binokulárního vidění. Může tak
vznikat např. útlum, amblyopie, anomální retinální korespondence, heterotropie, nebo
heteroforie, která bude více probrána v následujících kapitolách.1
Heteroforie
K heteroforii, neboli skrytému šilhání, dochází pouze tehdy, pokud dojde k nerovnováze
zevních očních svalů, a je patrná pouze při zrušení fúze. Pokud při zrušení fúze nedojde k změně
postavení očí, tak se bavíme o stavu zvaném ortoforie. Podle výzkumů má naprostou ortoforii
pouze asi 10-20 % populace. 1,2
Rozdělení heteroforií
Heteroforie můžeme rozdělovat podle několika kritérií, a to např: podle etiologie, podle směru
odchylky, podle fixační vzdálenosti a podle kompenzace.
65
Rozdělení podle etiologie
Heteroforie mohou vznikat z mnoha příčin. Můžeme sem zařadit heterofore vznikající kvůli
anomáliím očnice nebo okohybných svalů, které bývají většinou vrozené. Tyto heteroforie bývají
někdy označovány jako statické. Nervové heteroforie jsou způsobeny nesprávnou inervací
okohybných svalů. Mezi další etiologii, která vede ke vzniku heteroforií, patří porucha akomodace.
Tyto poruchy mohou být na základě nekorigované hypermetropie nebo nesprávného AC/A
poměru. 3
Rozdělení podle směru úchylky
Další dělení heteroforií je založeno na určení směru, kam se uchýlí zakryté oko, když dojde
k zrušení fúze.
Vertikální heteroforie – zakryté oko se uchyluje ve vertikálním směru. Do této skupiny se
řadí hyperforie a hypoforie. V případě hyperforie se zakryté oko uchyluje směrem nahoru, pokud
mluvíme o hypoforii tak se zakryté oko uchýlí dolů. Pokud je vertikální úchylka na pravém i levém
oku přibližně stejná je zavedeno rozdělení na pozitivní (pravou) hyperforii a negativní (levou)
hyperforii. Při pozitivní hyperforii se pravé oko posune směrem nahoru a levé směrem dolů,
v případě negativní hyperforie je tomu naopak. 1
Horizontální heteroforie – do této skupiny se zařazuje exoforie a esoforie. Při exoforii se oko
uchyluje temporálně (zevně) a při esoforii dojde k uchýlení nasálním směrem (dovnitř)1
Cykloforie – zde můžeme mluvit o incykloforii, která nastane v situaci, kdy se oko stočí
směrem dovnitř. Dále sem patří excykloforie, při které se oko stočí směrem ven. 2
Obrázek 1 Heteroforie 3
66
Rozdělení podle fixační vzdálenosti
Toto dělení heteroforie je založeno na vzdálenosti pozorovaného předmětu od oka, a tím
pádem rozlišujeme hetroforie do dálky a do blízka. Podobně jako u vyšetřování zrakové ostrosti,
je vyšetřovací vzdálenost při vyšetření do dálky 6 m a při vyšetření heteroforií do blízka 40 cm.
Velikost i směr úchylek mohou být někdy u pacienta rozdílné. 3
Rozdělení podle kompenzace
Heteroforie se mohou dělit i podle toho, zda jsou kompenzované nebo nikoliv. Nižší heteroforie
nemusí být kompenzovány, pokud nečiní pacientovi subjektivní potíže. Pokud na oči nepříznivě
působí stresové faktory, jako nadměrná práce do blízka, nedostatečné osvětlení nebo únava, může
docházet u pacientů k pociťování obtíží. Mezi nejčastější příznaky dekompenzované heteroforie
patří atenopické potíže, jako je bolest hlavy, řezání očí, nevolnost, dále může u těchto pacientů
docházet k diplopii nebo rozostření daného pozorovaného předmětu nebo poruchy stereopse.
V některých případech, zejména u nižších heteroforií stačí k redukci symptomů správně
nastavená korekce refrakční vady. 3
Vyšetření heteroforie
Vyšetření HTF může být prováděno, pouze za předpokladu, že dojde ke zrušení fúze. Zrušení
fúze může být realizováno různými metodami, které budou podrobněji rozebrány v následující
kapitole.
Zakrývací test (Cover test)
Při tomto testu dosáhneme požadovaného zrušení fúze zakrytím jednoho oka. Zakrývací test
však neslouží pouze k vyšetření HTF, ale také heterotropie. Vyšetření se může provádět jak na
dálku, tak na blízko při fixaci testové značky.
Intermitentní zakrývací test – Dochází k pomalému zakrývaní a odkrývání jednoho oka,
přičemž vyšetřující pozoruje oko druhé. Pokud dojde k pohybu na pozorovaném (nezakrytém
oku), může vyšetřující diagnostikovat heterotropii a stanovit směr odchylky. Test se provede
nejdříve na jednom oku a potom se přejde na druhé.4
Alternující test – Používá se při diagnostice heteroforií. Krytkou se nejdříve zakryje jedno oko,
potom se krytka rychlým pohybem přesune před oko druhé. Vyšetřující pozoruje odkrývané oko
a sleduje, jestli na něm nedojde k pohybu. Pokud k pohybu nedojde, jedná se o ortoforii. 4
67
Obrázek 2 Zakrývací zkouška 2
Anaglyfní testy
Jsou známé také jako testy bichromatické. Princip je založen na substraktivním skládání barev.
Při vyšetření se před oči předloží červený a zelený filtr. Obvykle se červený filtr předkládá před
pravé oko a zelený před oko levé. 4
Schoberův test – Test je složen z červeného kříže uprostřed dvou soustředných zelených
kružnic obvykle na tmavém pozadí. Test vyšetřovaný pozoruje přes barevné filtry a posuzuje
vzájemnou polohu červeného kříže a zelených kružnic. Hodnota 1pD odpovídá vzdálenosti od
středu kříže po konec ramene kříže, 1pD odpovídá také vzdálenosti konce ramene od první zelené
kružnice i vzájemné vzdálenosti mezi kružnicemi. 5
Obrázek 3 Schoberův test 4
68
Worthův test – Slouží nejen k vyšetření binokulárních funkcí, ale dá se použít i při stanovení
dominance oka. Skládá se z černého pole, na kterém jsou v horizontálním směru umístěné dva
zelené kříže, ve vertikálním směru je nahoře obrazce umístěný červený kosočtverec a dole bílý
kruh. Pro vyšetření heteroforií není úplně vhodný, protože bílý kruh ve spodní části může působit
jako podnět pro fúzi. 4
Obrázek 4 Worthův test 4
Maddoxův test
Při tomto vyšetření je zrušení fúze docíleno použitím Maddoxova skla (cylindru) z červeného
rubínového skla. Maddoxův kříž je potom složen z dvou ramen se stupnicí, uprostřed se nachází
Maddoxovo světlo. Díky vrypům na Maddoxově cylindru dojde ke zkreslení bodového Maddoxova
světla v čáru, která je kolmá na směr vrypů na skle. Vyšetřovací vzdálenost je obvykle 5-6 m. Sklo
předkládáme před pravé oko, vrypy nejdříve horizontálně pak vertikálně, poté sklo předložíme i
před levé oko. Pokud čára prochází středem Maddoxova světla jde o ortoforii. 4
Obrázek 5 Maddoxův kříž 6 Obrázek 6 Maddoxův cylindr 6
Metoda von Graefe
Pro zrušení fúze se v tomto případě použije sklo s prizmatickým účinkem 6-8 pD bází dolů pro
stanovení vertikální odchylky. Při určování horizontální úchylky se předřadí prizmatické sklo
s hodnotou 12-15 pD bází k nosu. Toto sklo se obvykle předkládá před pravé oko. Vyšetřovaný
69
pozoruje bodový zdroj světla, který se rozdvojí díky síle prizmatické čočky. Pokud vyšetřovaný
vidí obraz tohoto zdroje světla nad sebou jedná se o ortoforii.4
Polarizační testy
Díky těmto testům se mohou vyšetřovat nejen heteroforie, ale např. také anizeikonie a
stereoskopické vidění. Můžeme rozlišovat polarizaci pozitivní a negativní. Při pozitivní polarizaci
se zobrazí černý znak na bílém pozadí. Této metody polarizace využívají většina LCD optotypů,
polatestů a je na ni založena MKH metodika pro měření heteroforií. Při negativní polarizaci je
pozorován bílý znak na černém pozadí. S tímto typem polarizace se můžeme setkat u projekčních
optotypů. 4
Při vyšetření potřebujeme ještě polarizátory, které jsou dnes nejčastěji pevně připevnitelné na
zkušební obrubu, abychom zabránili rušivému efektu ve formě chvění obrazu. Tyto polarizační
filtry mohou být předsazeny buď v poloze A, to znamená že na pravém oku bude osa polarizace
v 45°a na levém v 135° podle TABO schématu. Nebo je můžeme předsadit v poloze V, kdy se před
pravé oko předsadí filtr v ose 135°a před levé oko ve 45°. 4
Křížový test – Test je složen z vodorovného a svislého ramene. Při základním postavení
polarizačních filtrů do polohy V pravé oko vidí vertikální část kříže a levé oko horizontální
rameno. Test je ve formě jak bez fúzního centrálního podnětu, tak s ním, ve formě černého
mezikruží. 4,5
Obrázek 7 Křížový test 6
Ručičkový test – Test je složen z dvoupólové ručičky s černým mezikružím uprostřed, pod a
nad ručičkou je umístěná stupnice. Při postavení polarizačních filtrů do polohy V pravé oko vidí
ručičku a mezikruží, které je nepolarizované, a levé oko vidí stupnici a mezikruží. Mezikruží u
tohoto testu slouží jako centrální fúzní podnět. Ručičkový test byl původně používán pro měření
cykloforií, dnes se používá při určování senzoricky kompenzovaných úchylek postavení očí. 4
Dvojitý ručičkový test – Je podobný jako test předchozí, jen je doplněn o horizontálně
umístěnou ručičku. Tento test je však poměrně komplikovaný a mohl by být matoucí pro
pacienta. 4
70
Obrázek 8: Ručičkový test 2 Obrázek 9: Dvojitý ručičkový test 2
Hákový test – Můžeme ho najít jak v horizontální, tak ve vertikální orientaci. Uprostřed je
umístěno mezikruží, které plní funkci centrálního fúzního podnětu. Hákový test se původně
používal při vyšetření anizeikonie, ale lze ho použít i pro stanovení jak vertikálních tak
horizontálních heteroforií.5
Terapie heteroforie
K technikám pro terapii heteroforií přistupujeme, pokud se u pacientů objevují subjektivní
obtíže. Základ terapie většinou spočívá ve správné korekci refrakční vady. Dále mohou být do
terapie zařazena ortoptická cvičení šířky fúze. Cvičení vede ke zmenšení úsilí očních svalů pro
udržení jednoduchého binokulárního vidění. Vždy se trénuje opačná šířka fúze, než je směr
heteroforie. 1
Jako další způsob při terapii heteroforie se často používají prizmatická skla. Někdy bývají také
označovány jako ulehčující hranoly. Do brýlové obruby se zasadí tato skla tak, že báze prizmatické
čočky jde proti směru naměřené úchylky, 1
V krajním případě lze také použít chirurgickou terapii. K chirurgickému zákroku se přejde
pouze v případě, nestačí-li způsoby konzervativní terapie. 1
Výzkumná část
Cílem výzkumné části bude srovnat výsledky vyšetření bichromatickým a polarizačním testem.
Jako bichromatický test bude sloužit Schoberův test a jako zástupce testů polarizačních byl zvolen
test křížový bez centrálního fúzního podnětu. Dále se budu snažit určit, který z výše zmíněných
testů je přesnější při vyšetřování heteroforií, popřípadě zad-li jsou testy v praxi zaměnitelné.
V neposlední řadě bude tato práce sloužit také jako stručný přehled pro výskyt heteroforií
v měřené populaci.
71
Pracovní hypotézy:
Hypotéza 1: U více než 50 % vyšetřovaných bude naměřena heteroforie. Jaké bude rozložení
jednotlivých typů heteroforií a u kolika subjektů budou přítomny astenopické potíže?
Hypotéza 2: Prizmatická korekce naměřena za pomocí Schoberova testu se bude lišit od té,
která bude naměřena pomocí testu křížového. Hodnoty naměřené pomocí bichromatického testu
budou nižší.
Hypotéza 3: Hodnota korekce naměřena pomocí bichromatického testu bude subjekty lépe
snášena.
Hypotéza 4: Po opakovaném měření bichromatickým testem se naměřené hodnoty nebudou
lišit od předchozího měření. Odlišné nebudou ani hodnoty po opakovaném měření pomocí
křížového testu.
Metodika
Výzkum bude probíhat v Oční optice Šárky Kocandové v Brně. Klienti budou před začátkem
vyšetření informováni o průběhu měření a podepíší informovaný souhlas. Na začátek vyšetření
bude provedena anamnéza, kde se budu více zaměřovat na astenopické potíže a předchozí
zkušenosti s prizmatickou korekcí. Dále bude provedena objektivní a subjektivní refrakce. Po
monokulárním sférickém vyvážení přistoupím k vyšetření binokulárního vidění:
Křížový test bez centrálního fúzního podmětu – Vždy bude zařazen jako první. Bude použito
postavení polarizačních filtrů v pozici V. Po naměření hodnot nechám subjekty zhodnotit i zrakové
pohodlí.
Schoberův test – Při každém vyšetření bude červený filtr předložen před pravé oko. Po
předložení prizmatické korekce o požadované hodnotě, dojde opět k subjektivnímu zhodnocení
daných hodnot.
Pokud budou naměřeny různé hodnoty, nechám vybrat subjekty, která z hodnot je jim
příjemnější.
Po 15-20 minutách, provedu měření polarizačním i bichromatickým měření u každého
subjektu ještě jednou, pro ověření spolehlivosti testu. Pauza mezi vyšetřeními byla zavedena
z důvodu eliminace únavy zrakového aparátu subjektů.
Diskuze
Cílem mého výzkumu tedy bude srovnat spolehlivost výsledků vyšetření zrakových funkcí
pomocí bichromatických a polarizačních testů. Podobným tématem se zabývala Mgr. Iva
72
Šilhánová ve své diplomové práci na téma Srovnání výsledků vyšetření polarizačními a
bichromatickými testy. Výzkum probíhal v rámci Masarykovi univerzity v roce 2012. Jedna její
hypotéza se týkala srovnání hodnot naměřených Schoberovým a křížovým testem. Výsledky
tohoto měření vyšly, že hodnoty měřené polarizačním testem byly ve většině případů nižší a tím
pádem i pro subjekty lépe snesitelné. Kolegyně se domnívá, že by to mohlo být způsobeno
akomodační nerovnováhou způsobenou předřazením červeného a zeleného filtru. Při nízkých
hodnotách prizmatických dioptriích byl rozdíl naměřený jednotlivými metodami minimální, více
se však hodnoty lišili u vyšších heteroforií a zejména u subjektů, kteří trpěli i nějakými
z astenopickými obtížemi. Já se budu v mém výzkumu snažit prokázat pravý opak. A to že menší
a lépe snášené hodnoty budou naměřeny pomocí testu Schoberova. Můj výzkum bude však
doplněn ještě o zjištění, do jaké míry se budou dané výsledy vyšetření výše zmíněnými testy
shodovat při opakovaném měření, a tím pádem prokázat, který z testů má při vyšetření
binokulárního vidění přesnější výsledky. 4
73
Použitá literatura
1. Hromádková L. Šilhání. Vyd. 3., nezměn. Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských
zdravotnických oborů; 2011.
2. Langová B, Severa D, Masarykova univerzita. Možnosti vyšetření jednoduchého
binokulárního vidění a jeho poruch v ordinaci optometristy. Published online 2016.
3. Kubů E, Kříž P, Masarykova univerzita. Význam metody MKH při měření heteroforií a
optimalizaci binokulární korekce. Published online 2018.
4. Šilhanová I, Skrbek M, Masarykova univerzita. Srovnání výsledků vyšetření polarizačními
a bichromatickými testy. Published online 2012.
5. Rutrle M. Přístrojová Optika: Učební Texty pro Oční Optiky a Oční Techniky, Optometristy
a Oftalmology. 1. vyd. Institut pro další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví; 2000.
6. Severa D, Veselý P, Beneš P. Binokulární korekce | Základy metod korekce refrakčních vad
| Lékařská fakulta Masarykovy univerzity. Accessed June 18, 2021.
https://is.muni.cz/do/rect/el/estud/lf/js16/refrakcni_vady/web/pages/08-bino-
korekce.html
74
Bc. Jindřiška Machová, Mgr. Simona Bramborová
Comparison of the Validity of Visual Function Test Results by
Bichromatic and Polarization Tests
Department of Optometry and Orthoptics, Faculty of Medicine, Masaryk University in Brno
Abstract
This article deals with examination of binocular functions in optometrist practise, especially
the examination and correction of heterophoria. Introductory chapters deal with the classification
of heterophoria, examination options and methods of therapy. At the end of the article, research
will be outlined concerning the comparison of the results of binocular vision examinations using
one bichromatic and one polarization test.
Key words
Binocular vision, heterophoria, bichromatic test, polarization test, cross test
Binocular vision is described as the coordinated action of the eyes to combine an observed
object into a single visual perception. This ability is not innate, it develops after birth and i tis
related to the development of macula. The development lasts until one year of the age of the child
and binocular function are fixed up to 6 years of age. If a pathology develops in this early period
of the child’s vision development, binocular vision disorders will occur. This can lead to, for
example, suppression, amblyopia, anomalous retinal correspondence, strabismus, or
heterophoria, which will be discussed more in the following chapters. 1
Heterophoria
Heterophoria, or latent squint, occurs only when there is an imbalance of the external eye
muscles, and is only apparent when the fusion is canceled. If the position of the eyes does not
change when the fusion is canceled, we are talking about orthophoria. According to researchers,
only about 10-20 % of the population has a complete orthophoria. 1,2
75
Classification of heterophoria
Heterophoria can be classified according to several criteria, for example: according to etiology,
according to the direction of deviation, according to the fixation distance and according to the
compensation.
Classification according to etiology
Heterophoria can be of different origins. We can include heterophoria arising due to anomalies
of the orbit or extraocular muscles, which are usually congenital. These heterophoria are
sometimes referred to as static heterophoria. Another type of heterophoria is caused by incorrect
innervation of the extraocular muscles. Another etiology that leads to heterophoria is
accommodation disorder. These accommodation disorders can be caused by uncorrected
hypermetropia or incorrect AC/A ratio. 3
Classification according to the direction of deviation
Another classification of heterophoria is based on determining the direction, where the
covered eye deviates after the fusion is canceled.
Vertical heterophoria - the covered eye is deviates in the vertical direction. This group
includes hyperphoria and hypophoria. In the case of hyperphoria, the covered eye deviates
upwards, if we talk about hypophoria, the covered eye deviates downwards. If the vertical
deviation on the right eye and left eye is approximately the same, a classification into positive
(right) and negative (left) hyperphoria is introduced. In case of positive hyperphoria, the right eye
moves upwards and left eye move downwards, in the case of negative hyperphoria, the opposite
is true. 1
Horizontal heterophoria - this group includes exophoria and esophoria. In case of exophoria,
the eye moves in the temporal direction (outwards) and in the case of esophoria, it moves in the
nasal direction (inwards). 1
Cyclophoria - here we can talk about incyclophoria, which occurs in a situation, where eye
turns inwards. This group also includes excyclophoria, in which the eye turns outwards. 2
76
Picture 1 Heterophoria 3
Classification according to fixation distance
This classification of heterophoria is based on distance of the observed object from the eye, and
therefore we distinguish between distance and near heterophoria. The size and direction of the
deviations to distance and near can be different for one patient. 3
Classification according to compensation
Heterophoria can also be divided according to whether they are compensated or not. Lower
heterophoria does not have to be compensated unless it causes subjective difficulties to the
patient. Patients may experience difficulty, if stress factors, such excessive work at close range,
insufficient lightning or fatigue, affect the eyes. The most common symptoms of decompensated
heterophoria include asthenopic problems such as headache, burning eyes, nausea, those patients
may experience diplopia or blurred vision or stereopsis disorder. In some cases, especially in
lower heterophoria, a correctly adjusted refractive error correction can reduce symptoms. 3
Examination of heterophoria
Examination of heterophoria can be performed if the fusion is canceled. Cancellation of the
fusion can be implemented by various methods, which will be discussed in the following chapter.
Cover Test
In this test, we achieve the fusion cancellation by covering one eye. However, the masking test
serves not only to examine HTF, but also strabismus. The examination can be performer both at
distance and at close range, while the patient fixes test mark.
The unilateral cover test - One eye is slowly covered and uncovered, while the examiner
observes the other eye. If movement of the eye occurs on the observed (uncovered eye), the
77
examiner can diagnose strabismus and determine the direction of the deviation. The test is
performer on one eye first and then on the other. 4
The alternating cover test - This test is used to diagnose heterophoria. The one eye is covered
first, then the cover moves quickly in front of the other eye. The examiner observes the exposed
eye and watches movements. If there is no movement, we can talk about orthophoria. 4
Picture 2 Cover test 2
Bichromatic test
The principle is based on subtractive colour mixing. A red and green filter are used during the
examination. Usually, the red filter is insert in front of the right eye, and green filter in front of the
left eye. 4
Schober‘s test - The test consists of a red cross in the middle of two concentric green circles,
usually against a black background. The patient is looking at the test through red and green filters
and describing the relative position of the red cross and green circles. The value 1 pD corresponds
to the distance from the centre of the cross to the end of the arm of the cross, 1pD also corresponds
to the distance of the end of the arm from the first green circle and the distance between the
circles. 5
78
Picture 3: Schober’s test 4
Worth’s test - It is used not only to examine binocular functions, but it can be used to
determined dominance of the eye. It consists of a black background with two green crosses in the
horizontal direction, in the vertical direction there is a red diamond at the top and white circle at
the bottom. It is not entirely suitable for examination of heterophoria, as the white circle may act
as a stimulus for fusion. 4
Picture 4: Worth’s test 4
Maddox test
The fusion is canceled by using Maddox‘s cylinder made of red ruby glass. Maddox‘s cross is
composed of two arms with a scale, in the centre is Maddox’s light. Due to the scratches on the
Maddox cylinder, the spot Maddox‘s light is distorted in a line that is perpendicular to the direction
of the scratches on the glass. The examination distance is usually 5-6m. We insert the Maddox‘s
cylinder in front the right eye, the scratches first horizontally and then vertically, then the glass is
also insert in front of the left eye. If the line passes through the centre of Maddox’s lite, we talk
about orthophoria. 4
Picture 5 Maddox’s cross 6 Picture 6 Maddox’s cylinder 6
79
Von Graefe test
In this case, a glass with a prismatic effect of 6-8pD of base down is used to cancel the fusion to
determine the vertical deviation. When we are determining the horizontal deviation, a prismatic
glass with a value of 12-15 pD base to the nose. The glass is usually insert in front of the right eye.
The patient observes a point light, which splits due to the strengtht of the prismatic lens. If the
patient sees an image of this light above the light, i tis an orthophoria. 4
Polarized tests
Thanks to those tests, not only heterophoria can be examined, but also for example aniseikonia
and stereoscopic vision. Polarization can be divided into positive and negative polarization. If the
polarization is positive, a black sign will appear on a white background. This method of
polarization is used by most LSD optotypes, polatests and the MKH method for measuring
heterophoria is based on it. With negative polarization, we can see a white sign on a black
background. This type of polarization can be found in projection optotype.4
During the examination, we also need polarizing filters, which are most often attached to the
trial frame to prevent a disturbing effect in the form of image vibration. These polarizing filters
can be insert in A position. The axis of polarization is inserted at 45° and in front of the right eye
and 135° in front of the left eye according to TABO scheme. Or we can insert the polarizing filters
in the V position. 4
Picture 7 Cross test 6
Cross test - The test consists of a horizontal and vertical arm. When the polarizing filters are
in the V position, the right eye sees the vertical part of the cross and the left eye the horizontal
arm. The test comes in two forms, with or without central fusion stimulus, in the form of a black
annulus.4,5
Pointer test - The test consists of two-pole hand with a black intermediate ring in the middle,
below and above the pointer is a scale. When the polarizing filters are placed in the V position the
right eye sees the pointer and an annulus that is non-polarized, the left eye sees a scale and
annulus. The annulus is used as central fusion stimulus. The pointer test was originally used to
diagnose cyclophorias, but now it used to determine sensory compensated eye position deviation.
4
80
Double pointer test - It is similar to the previous test only horizontally placed pointer is
added. However, this test is quite complicated and could be confusing for the patient. 4
Picture 8: Pointer test 2 Picture 9: Double pointer test 2
Rectangle test – We can find this test in both horizontal and vertical orientation. In the middle
is an annulus, which serves as a central fusion stimulus. The rectangle test was originally used to
examine aniseikonia, but it can also be used to determine both vertical and horizontal
heterophoria. 5
Therapy of heterophoria
We approach techniques for the treatment of heterophoria if patients experience subjective
difficulties. The basis of therapy is usually based on the correct correction of the refractive error.
In addition, orthoptic fusion exercises may be included in the therapy. Exercise reduces the effort
of the eye muscles to maintain binocular vision. The opposite fusion to the direction of
heterophoria is trained. 1
Prismatic glasses are often used as another method of treating. These glasses are inserted into
the frame that the base of the prismatic lens goes against the direction of the deviation. 1
In the extreme case, surgical therapy can be also used. Surgery will be considered only if
conservative therapy is not sufficient. 1
Practical Part
The aim of this study will be to compare the results of examination by bichromatic and
polarization tests. The Schober’s test will be used as bichromatic and a cross test without central
fusion stimulus was chosen as a representative of the polarization tests. I will try to determine
which of the above tests is more accurate in the examination of heterophoria, or if the tests are
replaceable in practise. Last but not least this study will also serve a brief overview for the
occurrence of heterophoria in the measured population.
81
Hypothesis
Hypothesis 1: Heterophoria will be measured in more than 50% of examined. What will be
distribution of types of heterophoria and how many subjects will have astenopic problems?
Hypothesis 2: The prismatic correction measured using the Schober test will be different from
that measured using the cross test. The values measured by the bichromatic test will be lower.
Hypothesis 3: The prismatic correction value measured by the bichromatic test will be better
tolerated by the subjects.
Hypothesis 4: After repeated measurement by bichromatic test, the measured values will not
differ from previous measurement. The values will not be different after repeated measurements
using a cross test.
Methodology
The research will take place at Oční optika Šárky Kocandové in Brno. Before the start of the
examination, patients will be informed about the course of the measurement, and they will sign
an informed consent. At the beginning of the examination the medical history of the patient will
be taken, where I will focus on astenopic problems and previous experience with prismatic
correction. Objective and subjective examination of refraction will be performer. I proceed to
examine binocular vision after monocular spherical balancing:
Cross test without central fusion stimulus – This test will be included first. The position of
the polarizing filters will be used in the V position. After measuring, I will let the patient evaluate
the visual comfort.
Schober’s test – Red filter will be inserted in front of the right eye at every examination. After
inserting of a prismatic correction there will be a subjective evaluation of the prismatic values
again.
If different values are measured, I will let the patients choose which of the values is more
comfortable for them.
After 15-20 minutes, I will perform polarization and bichromatic test measurement on each
patient one more time to verify the reliability of the test. A pause between examinations was
included to eliminate patient´s visual fatigue.
Discussion
The aim of the study will be to compare reliability of the results of visual function tests using
bichromatic and polarization tests. A similar topic was dealt with by Mgr. Iva Šilhánová in her
82
diploma thesis. The topic was Comparison of Examination results by polarization and bichromatic
tests. The research took place at Masaryk University in 2012. One of the hypotheses concerned
the comparison of values measured by the Schober’s test and cross test. The result of this
measurement showed that the values measured by the polarization test were in most cases lower
and therefore better tolerated for patients. She believes that this could be due to accommodation
imbalance caused by the insertion of red and green filter. At low values of prismatic correction,
the difference measures by these two methods was minimal, but the values differed in higher
heterophoria and especially in patients who suffered from the astenopic difficulties.
I will try to prove the exact opposite in my research. I suppose that smaller and better tolerated
values will be measured by using the Schober’s test. However, my study will be supplemented by
finding out if the test results will match after repeated measurement, and which of the tests has
more accurate results for examination of binocular vision.4
83
Resources
1. Hromádková L. Šilhání. Vyd. 3., nezměn. Národní centrum ošetřovatelství a
nelékařských zdravotnických oborů; 2011.
2. Langová B, Severa D, Masarykova univerzita. Možnosti vyšetření jednoduchého
binokulárního vidění a jeho poruch v ordinaci optometristy. Published online 2016.
3. Kubů E, Kříž P, Masarykova univerzita. Význam metody MKH při měření heteroforií a
optimalizaci binokulární korekce. Published online 2018.
4. Šilhanová I, Skrbek M, Masarykova univerzita. Srovnání výsledků vyšetření
polarizačními a bichromatickými testy. Published online 2012.
5. Rutrle M. Přístrojová Optika: Učební Texty pro Oční Optiky a Oční Techniky,
Optometristy a Oftalmology. 1. vyd. Institut pro další vzdělávání pracovníků ve
zdravotnictví; 2000.
6. Severa D, Veselý P, Beneš P. Binokulární korekce | Základy metod korekce refrakčních
vad | Lékařská fakulta Masarykovy univerzity. Accessed June 18, 2021.
https://is.muni.cz/do/rect/el/estud/lf/js16/refrakcni_vady/web/pages/08-bino-
korekce.html
84
Bc. Kateřina Nevšímalová, MUDr. Jiří Cendelín, CSc.
Posouzení možnosti korekce presbyopie u hypermetropů
implantací monofokální nitrooční čočky
ČVUT, Fakulta biomedicínského inženýrství, OFTA Plzeň
Anotace
Oftalmologové si všímají dobré UNVA u některých pacientů po kataraktové operaci
s implantovanou monofokální nitrooční čočkou. V práci je rozebrán proces pseudoakomodace,
který mohl tomuto jevu napomoci. Cílem práce bylo posoudit možnost korekce presbyopie
pomocí jednoohniskové IOL u hypermetropů. Dále také posouzení a porovnání jednotlivých
faktorů u hypermetropů a emetropů, které mohli k dobré UNVA přispět.
Klíčová slova
Chirurgická korekce presbyopie, akomodace oka, pseudoakomodace oka, druhy nitroočních
čoček, defokusační křivka
Úvod
Presbyopii, jakožto nevyhnutelnou, fyziologickou, stářím podmíněnou ztrátu schopnosti
akomodovat, lze korigovat několika způsoby. Patří mezi ně invazivní či neinvazivní metody. Mezi
neinvazivní metody patří korekce brýlová či pomocí kontaktních čoček. Invazivními metodami
mohou být užívání farmak (miotika) či chirurgické zákroky, mezi které mimo jiné také řadíme
implantaci nejrůznějších druhů nitroočních čoček. Mohou to být víceohniskové IOL, EDoF čočky,
akomodativní IOL (AIOL) či užití jednoduchých monofokálních čoček metodou monovision. V této
práci je však uvažována možnost korigovat presbyopii některým pacientům pomocí
jednoohniskových IOL.1-4
Při implantaci nitrooční čočky se vyřadí přirozená schopnost akomodace a oko se stane
„opticky pevné“ bez schopnosti zaostřovat na jednotlivé vzdálenosti. Proto je dnes možnost
implantace již výše zmíněných speciálních čoček, poskytujících vidění na více vzdáleností.
Pseudoakomodace je jev, který však může způsobit dobrou zrakovou ostrost do dálky i do blízka
u některých pseudofakických pacientů s implantovanými jednoohniskovými IOL.
Psedukoakomodace je oproti akomodaci statickým procesem, který akomodaci napodobuje nebo
ji napomáhá, aktivita ciliárního svalu nemá na tento proces žádný vliv. Pseudoakomodace
u monofokálních IOL, jak již bylo zmíněno, může být příčinou dobré UNVA a zároveň UDVA.
Na míru pseudoakomodace mají vliv různé faktory. Těmito faktory mohou být šíře zornice
85
či axiální posun nitrooční čočky, tyto vlivy se řadí mezi dynamickou složku pseudoakomodace.
Dále to mohou být faktory tvořící statickou složku pseudoakomodace, kterými jsou zbytkový
astigmastismus, hloubka ostrosti, aberace HOA a LOA, potenciál vizuálního vjemu či věk.5-8
Bylo prokázáno, že dobrá UNVA u pseudofakických pacientů klesá úměrně s věkem.
U velikosti pupily a pseudoakomodace byla dokázána nepřímá úměra. Důvodem je její významný
účinek na zrakovou ostrost. (19,64) Dalším důležitým parametrem je zbytkový astigmatismus,
studie prokazují, že se jedná zejména o astigmatismus „proti pravidlu“ (ATR). Ten na rozdíl
od astigmatismu „podle pravidla“ (WTR) nabízí lepší zrakovou ostrost do blízka (zraková ostrost
na dálku se v podstatě neliší). 8-10
Metodika práce
Předmětem této studie byly 2 skupiny pacientů, hypermetropové a emetropové. Protože
refrakce byla před operací zkreslena kataraktou, hyperopové a emetropové byli definováni dle
hodnoty implantované nitrooční čočky. Změřeno bylo celkem 21 očí u 13 pacientů, z toho 15
hyperopických a 6 emetropických očí, které byly do výzkumu zapojeny pro porovnání
defokusačních křivek. Pro zařazení oka do výzkumu byla stanovena podmínka minimální
dosažené zraková ostrost 0,8 při měření defokusačních křivek. Nebyly hodnoceny oči
s patologickými změnami zhoršujícími zrakovou ostrost (amblyopie, makulární degenerace, atd.)
Součástí pooperační kontroly, která probíhala většinou v rozmezí od 2 do 3 měsíců po operaci
druhého oka, byla tvorba defokusační křivky a vyšetření na přístroji iTrace. Defokusační křivka
byla prováděna monokulárně pomocí náhodného předkládání spojných a rozptylných čoček (po
0,5 dpt) k imitaci rozdílné vzdálenosti optotypu od oka. Spodní hranice přijatelné hodnoty
dosažené zrakové ostrosti pro nás byla 0,3. Z rekonstruovaných defokusačních křivek byla určena
hloubka ostrosti pacientů. Hranice vízu, pro který se hloubka ostrosti určovala, byl vizus 0,6. Oči,
které tohoto vízu nedosahovaly, byly z výzkumu vyřazeny. Pro účely této práce byl termín
„hloubka ostrosti“ definován jako rozmezí dioptrické korekce, pro které pacient dosáhne hodnoty
vízu 0,6 a více. Termín hloubka ostrosti je v tomto smyslu často používán oftalmology, (spíše by
se však mohlo u pevného optického systému jednat o „pseudoakomodační šíři“). Všechny
defokusační křivky byly pro účely této práce zarovnány podle sférického ekvivalentu nejlepší
nejlepší korigované zrakové ostrosti.
Následně bylo pacientům provedeno kompletní vyšetření na přístroji iTrace. K výzkumu byla
potřebná data o aberacích oka, především tedy o astigmatismu, sférické aberaci a komě. Dále také
byly posuzovány hodnoty šířky zornice.
86
Výsledky
V tabulce 1 jsou shrnuty informace o skupině hypermetropů včetně průměrných hodnot
uvedených v posledním řádku. V tabulce 2 jsou analogicky k tabulce 1 uvedeny informace
o pacientech skupiny emetropů.
Tabulka 1: Naměřená data- hypermetropové
Tabulka 2: Naměřená data- emetropové
V následujícím grafu 1 jsou shrnuty naměřené defokusační křivky u pacientů skupiny
hypermetropů. Průměrná maximální dosažená hodnota zrakové ostrosti, podle které byly
defokusační křivky zarovnány, je v tomto grafu (stejně i v následujících grafech) znázorněna
žlutou přímkou. Graf 2 analogicky zobrazuje defokusační křivky pacientů skupiny emetropů.
OP 21,49 +30,5 SA60AT +0,05 0,2 x 29° OB 0,08 x 240° +0,08 5,5
OL 21,19 +32,0 SA60AT +0,25 0,43 x 104° ATR 0,29 x 282° +0,11 4,7
OP 20,59 +33,0 SA60AT +0,47 0,24 x 58° OB 0,32 x 259° +0,07 4,9
OL
OP 20,93 +30,0 AAB00 -0,42 0,23 x 105° ATR 0,1 x 164° +0,06 4,3
OL 20,88 +30,0 AAB00 -0,47 0,62 x 101° ATR 0,15 x 317° +0,07 4,3
OP 21,57 +29,0 AAB00 +0,02 0,22 x 81° ATR 0,1 x 202° +0,06 4,5
OL 20,92 +31,0 SA60AT -0,59 0,31 x 99° ATR 0,06 x 338° +0,08 4,7
OP
OL 20,57 +31,0 SA60AT -0,24 0,31 x 167° WTR 0,044x 214° +0,02 4,6
OP 19,55 +34,0 SA60AT -0,05 0,15 x 67° ATR 0,03 x 273° 0 3,0
OL 19,44 +34,0 SA60AT -0,17 0,19 x 159° WTR 0,04 x 277° -0,01 3,5
OP 20,66 +32,0 SA60AT -0,28 0,32 x 27° OB 0,11 x 203° +0,07 4,8
OL 20,81 +31,0 SA60AT -0,06 0,11 x 137° OB 0,02 x 38° +0,04 4,5
OP 21,31 +31,0 SA60AT -0,53 0,17 x 87° ATR 0,16 x 263° +0,06 5,0
OL 21,53 +31,0 SA60AT
OP 21,04 +29,5 AAB00 -0,60 0,24 x 53° OB 0,21 x 216° +0,08 4,9
OL
průměr 51 20,83 +31,3 -0,19 0,27 x 91° 0,12 x 235° +0,06 4,5
Pacient č.5
žena
žena
žena
muž 35
48
49
ženaPacient č.9
průměr
zornice
(mm)
46
52
77
49
oko
sférická
aberace HOA
(µm)
koma - HOA
(µm)
astigmatism
us - LOA
(µm)
model IOL
hodnota
implantované
IOL SE (dpt)
axiální
délka AL
(mm)
pohlaví věk (roky)
Pacient č.3
Pacient č.4
Pacient č.2
mužPacient č.1
muž
žena
optimální
refrakce po
operaci SE (D)
Hypermetropové
typ
astigmatis
mu
muž
56
46
Pacient č.6
Pacient č.7
Pacient č.8
OP
OL 22,79 +23,0 AAB00 -0,01 0,261 x 123° OB 0,038 x 167° +0,023 3,7
OP 23,96 +21,5 AAB00 +0,05 0,119 x 54° OB 0,041 x 157° +0,050 4,1
OL 23,95 +22,0 AAB00 +0,23 0,238 x 15° WTR 0,092 x 206° +0,046 4,5
OP 23,63 +21,0 AAB00 +0,21 0,042 x 151° OB 0,201 x 272° +0,082 4,7
OL 23,61 +21,0 AAB00 +0,21 0,185 x 9° WTR 0,075 x 253° +0,024 4,4
OP
OL 23,26 +22,5 SA60AT -0,23 0,226 x 137° OB 0,253 x 305° +0,050 3,8
průměr 75 23,53 +21,83 +0,08 0,18 x 82° 0,12 x 227° +0,05 4,2
88
astigmatism
us - LOA
(µm)
koma - HOA
(µm)
sférická
aberace HOA
(µm)
pohlaví
věk
(roky)
oko
axiální
délka AL
(mm)
průměr
zornice
(mm)
Emetropové
optimální
refrakce po
operaci SE (D)
žena 75
žena 68
muž 68
typ
astigmatis
mu
hodnota
implantované
IOL SE (dpt)
model IOL
Pacient č.12
Pacient č.10
Pacient č.11
Pacient č.13 žena
87
Graf 1: Defokusační křivky- hypermetropové
Graf 2: Defokusační křivky- emetropové
Následující graf 3 znázorňuje dvě defokusační křivky, jež jsou výsledky zprůměrování všech
defokusačních křivek hyperopických a emetropických pacientů. Modrá křivka znázorňuje
hypermetropy, oranžová křivka emetropy. Z těchto defokusačních křivek lze stanovit průměrnou
hloubku ostrosti jednotlicých skupin. Rozsahy průměrných hloubek ostrosti jsou v grafu
zvýrazněny modrou (hyperm.) či oranžovou (emetr.) úsečkou na ose x. Průměrná maximální
dosažená hodnota zrakové ostrosti je v grafu taktéž znázorněna vertikální žlutou přímkou.
Dle chování jednotlivých křivek lze říci, že křivka pro průměrné hodnoty zrakových ostrostí
hypermetropů má pozvolnější charakter než průměrná defokusační křivka emetropů.
Emetropická křivka dosahuje vyšších hodnot zrakové ostrosti než hyperopická. Hloubka ostrosti
je však u hyperopů vyšší.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
-5 -4 -3 -2 -1 MAX 1 2 3
Zrakováostrost(decimal)
Defokusace [dpt]
Defokusační křivky hypermetropové
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
-4 -3 -2 -1 MAX 1 2
Zrakováostrost(decimal)
Defokusace [dpt]
Defokusační křivky emetropové
88
Graf 3: Defokusační křivky- průměrné hodnoty
Jednotlivé hloubky ostrosti u hypermetropů a emetropů včetně jejich průměrů jsou uvedeny
v následujícím grafu 4. U hypermetropů vyšla průměrná hloubka ostrosti 2,93 D
(± 0,73 D), u emetropů vyšla 2,0 D (±0,5 D).
Graf 4: Hloubky ostrosti- hypermetropové a emetropové
V následujících grafech 4 a 5 jsou porovnány průměrné hodnoty sférické aberace
a průměru zornic hypermetropů a emetropů. Tyto hodnoty byly získány z přístroje iTrace.
U hyperopů vyšla průměrná sférická aberace +0,055 μm ± 0,032 μm a šířka zornice 4,5 mm ±
0,6 mm. U emetropů vyšla průměrná sférická aberace +0,046 μm ± 0,020 μm a šířka zornice
4,2 mm ± 0,4 mm.
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
-5 -4,5 -4 -3,5 -3 -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 MAX 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Zrakováostrost(decimal)
Defokusace [dpt]
Defokusační křivky - průměrné hodnoty● hypermetropové
● emetropové
2,00 D
2,93 D
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00
průměr - emetropové
pacient č.13
pacient č.12
pacient č.11
pacient č.10
průměr - hyperopové
pacient č.9
pacient č.8
pacient č.7
pacient č.6
pacient č.5
pacient č.4
pacient č.3
pacient č.2
pacient č.1
Hloubka ostrosti [dpt]
Hloubky ostrosti
● OP
● OL
89
Graf 4: Sférická aberace- průměrné hodnoty Graf 5: Průměr zornice- průměrné hodnoty
Obrázek 1 vyobrazuje průměrné hodnoty astigmatismu. Délka šipky znázorňuje velikost
(hodnotu) a směr udává úhel. Modrá šipka značí hodnoty hypermetropů, oranžová hodnoty
emetropů. Průměrná hodnota astigmatismu (podle výsledků iTrace) byla u hypermetropů
0,266 μm x 91°(±0,120 μm), u emetropů 0,179 μm x 82° (±0,070 μm). U hypermetropů byl
naměřen astigmatismus proti pravidlu (ATR) u 7 očí, podle pravidla (WTR) u 2 očí a šikmý
astigmatismus (OB) pouze u 2 očí. U emetropů byl naměřen astigmatismus podle pravidla u 2 očí,
šikmý astigmatismus u 4 očí. Astigmatismus proti pravidlu u emetropů naměřen vůbec nebyl.
Obrázek 1: Astigmatismus- emetropové, hyperopové
Obrázek 2 vyobrazuje průměrné hodnoty komy na stejném principu, jako obrázek 1. Průměrná
hodnota komy (též z výsledků iTrace) byla u hypermetropů 0,121 μm x 235°
(±0,090 μm) a u emetropů 0,117 μm x 227° (±0,080 μm).
0,055
0,046
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
HYPERMETROPOVÉ EMETROPOVÉ
Sférickáaberace(µm) Sférická aberace - průměrné hodnoty
4,5
4,2
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
HYPERMETROPOVÉ EMETROPOVÉ
Půrměrzornice(mm)
Průměr zornice - průměrné hodnoty
90
Obrázek 2: Koma- emetropové, hyperopové
Závěr
Z naměřených defokusačních křivek lze zjistit, že průměrná hloubka ostrosti u hypermetropů
vyšla oproti emetropům vyšší. U hypermetropů vyšla 2,93 D (± 0,73 D), u emetropů vyšla 2,0 D
(±0,5 D). Rozdíly lze rozeznat i na průběhu jednotlivých defokusačních křivek. Křivky u emetropů
mají rychlý a strmý průběh do bodu nejvyšší zrakové ostrosti a poté opět rychlý spád. Naopak
křivky hypermetropů mají pozvolnější průběh a vrchol z nich není tolik patrný.
Hypermetropové vykazují lepší vidění na blízkou a střední vzdálenost (nejméně 8/9 pacientů
nepoužívá brýle na mobil, nejméně 6/9 pacientů nepoužívá brýle na orientační čtení) na rozdíl od
emetropů, kteří pro tyto případy potřebují brýle (všichni z pacientů uvádějí používání brýlí na
mobil i na orientační čtení). Na tomto faktu by se mohly podílet následující faktory.
Zbytkový astigmatismus (především ATR), který vyšel u hypermetropů průměrně 0,266 μm x 91°
(±0,120 μm), u emetropů 0,179 μm x 82° (±0,070 μm). U hypermetropů převažoval zbytkový
astigmatismus proti pravidlu (ATR), u emetropů šikmý astigmatismus (OB). Ke stejnému závěru
ohledně vlivu astigmatismu ATR došly i další studie, zabývající se stejnou problematikou, např.
výzkum z roku 2006 uskutečněný pod vedením M. A. Nanavaty a spol.11
Dále koma, která u hypermetropů vyšla v průměru 0,121 μm x 235° (±0,090 μm) a u emetropů
0,117 μm x 227° (±0,080 μm). Dále mohla přispět sférická aberace, průměrná hodnota u
hypermetropů vyšla +0,055 μm (±0,032 μm), u emetropů +0,046 μm (±0,020 μm). Ale také
věkové složení zkoumaných skupin. Průměrný věk u hypermetropických pacientů byl 51 let, u
emetropických 75 let. Je tedy možné, že mladší skupina pacientů (hypermetropové) dokáže při
práci do blízka zúžit zornici. U hypermetropických pacientů byla naměřena lehce myopická
pooperační refrakce, lze ji tedy také řadit mezi potenciální faktory ovlivňující vidění do blízka.
91
Výsledné hodnoty šířky zornice naměřené na iTrace neodpovídají našim předpokladům.
Zornice u hypermetropů vyšla v průměru širší nežli u emetropů. Byly však měřeny za rozdílných
světelných podmínek na iTrace a ne při vyšetření defokusační křivky. V navazujících výzkumech
by bylo tedy vhodné posoudit šířku zornice přímo při měření defokusační křivky.
Hlubší statistické zpracování této studie nebylo možné vzhledem k omezenému počtu pacientů
především ve skupině emetropů a výrazné věkové heterogenitě. Bylo to dáno omezeným chodem
oční kliniky OFTA způsobeným protiepidemickými opatřeními (Covid-19).
Zdá se tedy, že u hypermetropů lze do jisté míry korigovat monofokální nitrooční čočkou i
presbyopii, ale jednoznačně jsme neprokázali faktory, které to (v jaké míře) ovlivňují. Výzkum je
však třeba prohloubit a rozšířit. Je potřeba prozkoumat více pacientů a dodržet ideální podmínky
měření (především při měření šířky zornice) tak, aby byly jasně definovány přesné hodnoty
faktorů. Pokud by následným výzkumem byla zjištěna konkrétní kombinace některých z výše
uvedených faktorů, která by jednoznačně zaručila dobrý výsledek vidění na střední i blízkou
vzdálenost, oční lékaři by byli schopni jednoohniskovou IOL nabízet těmto pacientům jako další
možnou alternativu korekce presbyopie.
92
Použitá literatura
1. R. SIEBURTH, M. CHEN: Intraocular lens correction of presbyopia, 2019, Taiwan J
Ophthalmol, DOI: 10.4103/tjo.tjo_136_18
2. R. RAMPAT, D. GATINEL: Multifocal and EDOF intraocularlenses in 2020, 2020,
Ophthalmology, DOI: 10.1016/j.ophtha.2020.09.026
3. J. L. ALIÓ, et.al.: Accommodative intraocular lenses: where are we and where we are
going, 2017, Eye and Vision, DOI: 10.1186/s40662-017-0077-7
4. GRZYBOWSKI: A review of pharmacological presbyopia treatment, 2020, DOI:
10.1097/APO.0000000000000297
5. P. KUCHYNKA: Oční lékařství, Praha, Grada Publishing, a.s., 2007, 812 s., ISBN 978-80-
247-1163-8.
6. P. MORÁVEK: Změny akomodační šíře v závislosti na věku a refrakčních vadách, Brno,
2011, Diplomová práce, Masarykova univerzita, [online]. Dostupné z:
https://bit.ly/34cbHeW
7. L. ŘEZNÍKOVÁ: Zraková ostrost na blízko po implantaci monofokální nitrooční čočky,
Kladno, 2018, Bakalářská práce, ČVUT FBMI, [online]. [cit. 2020-10-28]. Dostupné z:
https://bit.ly/2X00ZUK
8. D. M. PORTALIOU, et.al.: Real and pseudoaccommodation in accommodative lenses,
2011, [online]. [cit. 2020-10-28]. Dostupné z: https://bit.ly/38RXzcc
9. D. M. PORTALIOU, et.al.: Real and pseudoaccommodation in accommodative lenses,
2011, [online]. [cit. 2020-10-28]. Dostupné z: https://bit.ly/38RXzcc
10. S.YAMAMOTO, E. ADACHI-USAMIdachi: Apparent accommodation in Pseudophakic
eyes as measured with visually evoked potentials, 1992, Investigative Ophthalmology
and Visual Science, [online]. [cit. 2021-28-04]. Dostupné z: https://bit.ly/33Cr2Vs
11. M. A. NANAVATY, et.al.: Analysis of patients with good uncorrected. Distance and near
vision after monofocal intraocular lens implantation, 2006, J Cataract refract surg DOI:
10.1016/j.jcrs.2006.03.021
93
Bc. Kateřina Nevšímalová, MUDr. Jiří Cendelín CSc.
Possibility of presbyopia correction in hyperopes using
monofocal intraocular lenses
CTU, Faculty of biomedical engineering, OFTA Pilsen
Abstract
Ophthalmologists note good UNVA in some patients after cataract surgery with an
implanted monofocal intraocular lens. The thesis discusses the process of pseudoaccommodation,
which could help this phenomenon. The aim of the study was to assess the possibility of correcting
presbyopia using a monofocal IOL in hypermetropes. Furthermore, the assessment and
comparison of individual factors in hypermetropes and emetropes that may have contributed to
good UNVA.
Keywords
Presbyopia surgical correction, eye accommodation, eye pseudoaccommodation, intraocular
lens types, defocus curve
Introduction
Presbyopia, as an inevitable, physiological, age-related loss of the ability to accommodate, can
be corrected in several ways. These include invasive or non-invasive methods. Non-invasive
methods include spectacle or contact lens correction. Invasive methods can be the use of drugs
(miotics) or surgery, which also include the implantation of various types of intraocular lenses.
These can be multifocal IOLs, EDoF lenses, accommodative IOLs (AIOLs) or the use of simple
monofocal lenses by monovision. However, in this work, the possibility of correcting presbyopia
for some patients using monofocal IOLs is considered.1-4
When an intraocular lens is implanted, the natural ability to accommodate is eliminated and
the eye becomes "optically static" without the ability to focus at individual distances. Therefore,
today it is possible to implant the abovementioned special lenses, providing vision at multiple
distances. Pseudoaccommodation is a phenomenon that can cause good distance and near visual
acuity in some pseudophakic patients with implanted monofocal IOLs. In contrast to
accommodation, pseducoaccommodation is a static process that imitates or helps
accommodation; ciliary muscle activity has no effect on this process. Pseudoaccommodation of
monofocal IOLs, as already mentioned, can be the cause of good UNVA and at the same time UDVA.
94
The degree of pseudoaccommodation is influenced by various factors. These factors can be the
pupil diameter or axial displacement of the intraocular lens, these effects are among the dynamic
components of pseudoaccommodation. Furthermore, they may be factors forming the static
component of pseudoaccommodation, which are residual astigmastism, depth of field, aberrations
HOA and LOA, potential of visual perception or age.5-8
Good UNVA in pseudophakic patients has been shown to decline with age. Indirect proportions
were demonstrated for pupil size and pseudoaccommodation. The reason is its significant effect
on visual acuity. Another important parameter is residual astigmatism, studies show that it is
mainly astigmatism "against the rule" (ATR). The difference it offers better "with the rule"
astigmatism for near visual acuity (distance visual acuity is essentially the same).8-10
Methodology
The subject of this study was 2 groups of patients, hypermetropic and emetropic. Because of
distorted refraction by cataract before surgery, hyperopic and emetropic were defined by the
implanted intraocular lens value. A total of 21 eyes were measured in 13 patients, of which 15
were hyperopic and 6 were emetropic, which were included in the study to compare defocus
curves. For the inclusion of the eye in the research, the condition of the minimum achieved visual
acuity was set at 0.8 when measuring defocusing curves. Eyes with pathological changes
deteriorating visual acuity (amblyopia, macular degeneration, etc.) were not evaluated.
The postoperative check-up, which usually took place between 2 and 3 months after the operation
of the other eye, included the creation of a defocus curve and a measurement on the iTrace device.
The defocus curve was performed monocularly by randomly presenting minus and plus lenses
(0.5 dpt each) to imitate the different distance of the optotype from the eye. The lower limit of the
acceptable value of achieved visual acuity for us was 0.3. The depth of field of patients was
determined from the reconstructed defocus curves. The limit of the VA for which the depth of field
was determined was 0.6. Eyes that did not reach this VA were excluded from the research. For the
purposes of this work, the term "depth of field" was defined as the range of dioptric correction for
which the patient reaches the visual acuity value of 0.6 or more. The term depth of field is often
used in this sense by ophthalmologists, (rather, a fixed optical system could be a "pseudoaccommodation
extent"). For the purposes of this work, all defocus curves were aligned according
to the spherical equivalent of the best corrected visual acuity.
Subsequently, the patients underwent a complete measurement on the iTrace device. The
research required data on eye aberrations, especially on astigmatism, spherical aberration and
coma. Pupil diameter values were also assessed.
95
Results
Table 1 summarizes the information of the group of hypermetropes, including the average
values given (last line). Table 2 provides information analogous to table 1 about emetropes.
Table 1: Measured data- hypermetropes
Table 2: Measured data- emetropes
The following graph 1 summarizes the measured defocus curves in hypermetropic patients.
The average maximum achieved value of visual acuity, according to which the defocusing curves
were aligned, is shown in this graph (as well as in the following graphs) by a yellow line. Graph 2
analogously shows the defocus curves of emetrope patients.
OD 21,49 +30,5 SA60AT +0,05 0,2 x 29° OB 0,08 x 240° +0,08 5,5
OS 21,19 +32,0 SA60AT +0,25 0,43 x 104° ATR 0,29 x 282° +0,11 4,7
OD 20,59 +33,0 SA60AT +0,47 0,24 x 58° OB 0,32 x 259° +0,07 4,9
OS
OD 20,93 +30,0 AAB00 -0,42 0,23 x 105° ATR 0,1 x 164° +0,06 4,3
OS 20,88 +30,0 AAB00 -0,47 0,62 x 101° ATR 0,15 x 317° +0,07 4,3
OD 21,57 +29,0 AAB00 +0,02 0,22 x 81° ATR 0,1 x 202° +0,06 4,5
OS 20,92 +31,0 SA60AT -0,59 0,31 x 99° ATR 0,06 x 338° +0,08 4,7
OD
OS 20,57 +31,0 SA60AT -0,24 0,31 x 167° WTR 0,044x 214° +0,02 4,6
OD 19,55 +34,0 SA60AT -0,05 0,15 x 67° ATR 0,03 x 273° 0 3,0
OS 19,44 +34,0 SA60AT -0,17 0,19 x 159° WTR 0,04 x 277° -0,01 3,5
OD 20,66 +32,0 SA60AT -0,28 0,32 x 27° OB 0,11 x 203° +0,07 4,8
OS 20,81 +31,0 SA60AT -0,06 0,11 x 137° OB 0,02 x 38° +0,04 4,5
OD 21,31 +31,0 SA60AT -0,53 0,17 x 87° ATR 0,16 x 263° +0,06 5,0
OS 21,53 +31,0 SA60AT
OD 21,04 +29,5 AAB00 -0,60 0,24 x 53° OB 0,21 x 216° +0,08 4,9
OS
average 51 20,83 +31,3 -0,19 0,27 x 91° 0,12 x 235° +0,06 4,5
optimal
refraction after
surgery SE (D)
Hypermetropes
astigmatis
m type
muž
56
46
Patient no.6
Patient no.7
Patient no.8
muž
žena
pupil
diameter
(mm)
46
52
77
49
eye
spherical
aberration HOA
(µm)
coma - HOA
(µm)
astigmatism LOA
(µm)
IOL model
implanted
IOL value
SE (dpt)
axial
length AL
(mm)
sex
age
(years)
Patient no.3
Patient no.4
Patient no.2
mužPatient no.1
Patient no.5
žena
žena
žena
muž 35
48
49
ženaPatient no.9
OD
OS 22,79 +23,0 AAB00 -0,01 0,261 x 123° OB 0,038 x 167° +0,023 3,7
OD 23,96 +21,5 AAB00 +0,05 0,119 x 54° OB 0,041 x 157° +0,050 4,1
OS 23,95 +22,0 AAB00 +0,23 0,238 x 15° WTR 0,092 x 206° +0,046 4,5
OD 23,63 +21,0 AAB00 +0,21 0,042 x 151° OB 0,201 x 272° +0,082 4,7
OS 23,61 +21,0 AAB00 +0,21 0,185 x 9° WTR 0,075 x 253° +0,024 4,4
OD
OS 23,26 +22,5 SA60AT -0,23 0,226 x 137° OB 0,253 x 305° +0,050 3,8
average 75 23,53 +21,83 +0,08 0,18 x 82° 0,12 x 227° +0,05 4,2
Patient no.12
Patient no.10
Patient no.11
Patient no.13 žena
pupil
diameter
(mm)
Emetropes
optimal
refraction after
surgery SE (D)
žena 75
žena 68
muž 68
astigmatis
m type
implanted
IOL value
SE (dpt)
IOL model
astigmatism
- LOA (µm)
coma - HOA
(µm)
spherical
aberrationHOA
(µm)
sex
age
(years)
eye
axial
length AL
(mm)
88
96
Graph 1: Defocuse curves- hypermetropes
Graph 2: Defocuse curves- emetropes
The following graph 3 shows two defocus curves, which are the results of averaging all defocus
curves of hyperopic and emetropic patients. The blue curve shows hypermetropes, the orange
curve emetropes. From these defocus curves, the average depth of field of individual groups can
be determined. The ranges of average depths of field are highlighted in the graph by a blue
(hyperm.) or orange (emetr.) line on the x-axis. The average maximum achieved value of visual
acuity is also shown in the graph by a vertical yellow line.
According to the behavior of individual curves, it can be said that the curve for the average
values of visual acuities of hypermetropes has a slower character than the average defocus curve
of emetropes. The emetropic curve reaches higher values of visual acuity than the hyperopic
curve. However, the depth of field is higher in hyperops.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
-5 -4 -3 -2 -1 MAX 1 2 3
Visualacuity(decimal)
Defocus [dpt]
Defocus curves hypermetropes
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
-4 -3 -2 -1 MAX 1 2
Visualacuity(decimal)
Defocus [dpt]
Defocus curves emetropes
97
Graph 3: Defocuse curves- average values
The individual depths of field for hypermetropes and emetropes, including their average
values, are shown in the following graph 4. For hypermetropes, the average depth of field was
2.93 D (± 0.73 D), emetropes gave 2.0 D (± 0.5 D).
Graph 4: Depths of field- hypermetropes and emetropes
The following graphs 4 and 5 compare the average values of the spherical aberration
and the diameter of the pupils of hypermetropes and emetropes. These values were obtained from
an iTrace instrument. For hyperopes, the average spherical aberration was +0.055 μm ± 0.032 μm
and the average pupil diameter was 4.5 mm ± 0.6 mm. For emetropes, the average spherical
aberration was +0.046 μm ± 0.020 μm and the pupil diameter was 4.2 mm ± 0.4 mm.
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
-5 -4,5 -4 -3,5 -3 -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 MAX 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Visualacuity(decimal)
Defocus [dpt]
Average defocus curves● hypermetropes
● emetropes
2,00 D
2,93 D
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00
Average- emetropes
pacient no.13
pacient no.12
pacient no.11
pacient no.10
Average- hypermetropes
pacient no.9
pacient no.8
pacient no.7
pacient no.6
pacient no.5
pacient no.4
pacient no.3
pacient no.2
pacient no.1
Depth of field [dpt]
Depths of field
● OD
● OS
98
Graph 5: Spherical aberration- average values Graph 6: Pupil diameter- average values
Figure 1 shows the mean values of astigmatism. The length of the arrow indicates the size (value)
and the direction indicates the angle. The blue arrow indicates the values of the hypermetropes,
the orange ones the values of the emetropes. The mean value of astigmatism (according to iTrace
results) was 0.266 μm x 91° (± 0.120 μm) for hypermetropes and 0.179 μm x 82° (± 0.070 μm) for
emetropes. In hypermetropes, against-the-rule astigmatism (ATR) was measured in 7 eyes, withthe-rule
(WTR) in 2 eyes, and oblique astigmatism (OB) in only 2 eyes. In emetropes, astigmatism
was measured with-the-rule in 2 eyes, oblique astigmatism in 4 eyes. Astigmatism against the rule
of emetropes has not been measured at all.
Figure 1: Astigmatism- emetropes, hypermetropes
Figure 2 shows the average values of coma on the same principle as Figure 1. The average value
of coma (also from iTrace results) was 0.121 μm x 235° (± 0.090 μm) for hypermetropes and for
emetropes 0.117 μm x 227° (± 0.080 μm).
0,055
0,046
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
HYPERMETROPES EMETROPES
Sphericalaberration(µm) Average spherical aberration
4,5
4,2
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
HYPERMETROPES EMETROPES
Pupildiameter(mm)
Average pupil diameter
99
Figure 2: Coma- emetropes, hypermetropes
Conclusion
From the measured defocus curves, it can be seen that the average depth of field for
hypermetropes was higher than for emetropes. For hypermetropes it was 2.93 D (± 0.73 D), for
emetropes it was 2.0 D (± 0.5 D). The differences can also be recognized on the course of the
individual defocus curves. The curves at emetropes have a fast and steep course to the point of
highest visual acuity and then again a rapid slope. On the contrary, the curves of hypermetropes
have a slower course and the peak of them is not so obvious.
Hypermetropes show better near and medium vision (at least 8/9 patients do not wear cell
phone glasses, at least 6/9 patients do not use orientation reading glasses) in contrast to
emetropes who need glasses for these cases (all patients report using glasses on mobile phone
and for orientation reading). The following factors could contribute to this fact.
Residual astigmatism (especially ATR), which averaged 0.266 μm x 91° (± 0.120 μm) in
hypermetropes and 0.179 μm x 82° (± 0.070 μm) in emetropes. Residual astigmatism (ATR)
predominated in hypermetropes, and oblique astigmatism (OB) prevailed in emetropes. Other
studies dealing with the same issues came to the same conclusion regarding the influence of ATR
astigmatism, such as the 2006 research conducted under the leadership of M. A. Nanavata et al.11
Furthermore, coma, which came out with an average of 0.121 μm x 235° (± 0.090 μm) for
hypermetropes and 0.117 μm x 227° (± 0.080 μm) for emetropes. Spherical aberration could also
have contributed, the average value for hypermetropes was +0.055 μm (± 0.032 μm), for
emetropes +0.046 μm (± 0.020 μm). But also the age composition of the studied groups. The mean
age in hypermetropic patients was 51 years, in emetropic patients 75 years. It is therefore possible
that a younger group of patients (hypermetropic) may be able to narrow the pupil closely when
working. Slightly myopic postoperative refraction has been measured in hypermetropic patients,
so it can also be ranked among the potential factors affecting near vision.
100
The resulting pupil diameter values measured on iTrace do not meet our assumptions. The
pupil of hypermetropes was on average wider than that of emetropes. However, they were
measured under different lighting conditions on the iTrace and not on the defocus curve. In
subsequent research, it would be appropriate to assess the pupil diameter directly when
measuring the defocus curve.
A deeper statistical processing of this study was not possible due to the limited number of
patients, especially in the group of emetropes and significant age heterogeneity. This was due to
the limited operation of the OFTA eye clinic due to anti-epidemic measures (Covid-19).
Thus, it seems that hypermetropes can be corrected to some extent with monofocal intraocular
lens and presbyopia, but we have not clearly demonstrated the factors that affect this (to what
extent). However, research needs to be deepened and expanded. It is necessary to examine more
patients and observe the ideal measurement conditions (especially when measuring the pupil
diameter) so that the exact values of the factors are clearly defined. If subsequent research
revealed a specific combination of some of the above factors that would clearly guarantee a good
near and medium vision result, ophthalmologists would be able to offer a monofocal IOL to these
patients as another possible alternative to correcting presbyopia.
101
References
1. R. SIEBURTH, M. CHEN: Intraocular lens correction of presbyopia, 2019, Taiwan J
Ophthalmol, DOI: 10.4103/tjo.tjo_136_18
2. R. RAMPAT, D. GATINEL: Multifocal and EDOF intraocularlenses in 2020, 2020,
Ophthalmology, DOI: 10.1016/j.ophtha.2020.09.026
3. J. L. ALIÓ, et.al.: Accommodative intraocular lenses: where are we and where we are
going, 2017, Eye and Vision, DOI: 10.1186/s40662-017-0077-7
4. GRZYBOWSKI: A review of pharmacological presbyopia treatment, 2020, DOI:
10.1097/APO.0000000000000297
5. P. KUCHYNKA: Oční lékařství, Praha, Grada Publishing, a.s., 2007, 812 s., ISBN 978-80-
247-1163-8.
6. P. MORÁVEK: Změny akomodační šíře v závislosti na věku a refrakčních vadách, Brno,
2011, Diplomová práce, Masarykova univerzita, [online]. Dostupné z:
https://bit.ly/34cbHeW
7. L. ŘEZNÍKOVÁ: Zraková ostrost na blízko po implantaci monofokální nitrooční čočky,
Kladno, 2018, Bakalářská práce, ČVUT FBMI, [online]. [cit. 2020-10-28]. Dostupné z:
https://bit.ly/2X00ZUK
8. D. M. PORTALIOU, et.al.: Real and pseudoaccommodation in accommodative lenses,
2011, [online]. [cit. 2020-10-28]. Dostupné z: https://bit.ly/38RXzcc
9. D. M. PORTALIOU, et.al.: Real and pseudoaccommodation in accommodative lenses,
2011, [online]. [cit. 2020-10-28]. Dostupné z: https://bit.ly/38RXzcc
10. S.YAMAMOTO, E. ADACHI-USAMIdachi: Apparent accommodation in Pseudophakic
eyes as measured with visually evoked potentials, 1992, Investigative Ophthalmology
and Visual Science, [online]. [cit. 2021-28-04]. Dostupné z: https://bit.ly/33Cr2Vs
11. M. A. NANAVATY, et.al.: Analysis of patients with good uncorrected. Distance and near
vision after monofocal intraocular lens implantation, 2006, J Cataract refract surg DOI:
10.1016/j.jcrs.2006.03.021
102
Bc. Renata Pinková, doc. Mgr. Pavel Beneš, Ph.D.
Korekce keratokonu
Katedra optometrie a ortoptiky, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita Brno
Anotace
Tento příspěvek se zabývá zejména teoretickým podkladem k mé diplomové práci s názvem
„Komparace korekce brýlemi a kontaktní čočkou u keratokonu v různých stádiích onemocnění“.
Součástí příspěvku je popis onemocnění, dále klasifikace keratokonu, jeho korekce a léčba.
Klíčová slova
Keratokonus, kontaktní čočky, rohovková topografie, Amslerova stupnice, corneal cross
linking, keratoplastika
Keratokonus
Společně s keratoglobem a pelucidní marginální degenerací jej řadíme mezi ektatická
onemocnění rohovky. U keratokonu dochází k protenčování stromatu rohovky a jejímu
centrálnímu či paracentrálnímu vyklenování s typickým kuželovitým tvarem.1
Keratokonus nejčastěji manifestuje v druhé dekádě života a k další progresi dochází v dekádě
třetí. Ve většině případů bývá přítomen na obou očích.2
Mezi klinické příznaky řadíme zejména nárůst myopie a vznik nepravidelného astigmatismu.
Při vyšetření na štěrbinové lampě pozorujeme ztenčení rohovky vrcholu konu. Dále můžeme vidět
tzv. Fleischerův prstenec. Jedná se o depozitum železa hnědavé barvy, které obkružuje bázi konu.3
V pozdějších stádiích rozpoznáváme Munsonův příznak a Vogtovy strie. Munsonův příznak je
patrný při sklopení očí směrem dolů, kdy konus odtlačuje spodní víčko do tvaru písmene „V“. Jako
Vogtovy strie nazýváme nařasení stromatu rohovky ve vertikálním směru. Další z příznaků
onemocnění jsou např. Rizzutiho znamení, kdy lze při osvitu oka z temporální strany pozorovat
konický reflex na nazální straně rohovky či Axenfeldův příznak, kdy dochází ke snížení citlivosti
rohovky na vrcholu konu. Při akutním zhoršení často dochází k ruptuře Descementovy
membrány. Ruptura může vést k edému rohovky a jejímu zašednutí.1,2
103
Obrázek 4: Munsonův příznak 2
Obrázek 2: Edém rohovky u keratokonu 4
Keratokonus diagnostikujeme po komplexním vyšetřením obsahující anamnézu, vyšetření
vizu a stanovení refrakce, vyšetření štěrbinovou lampou a nejdůležitější vyšetření na rohovkovém
topografu.3 Rohovkový topograf je založen na principu projekce Placidových kotoučů na rohovku
a následným nahráním obrazu CCD kamerou. Přístroj poté obraz vyhodnotí a můžeme pozorovat
např. elevační mapu, mapu poloměrů křivosti, mapu optické mohutnosti a další.5
Obrázek 3: Rohovkový topograf 5
104
Obrázek 4: Zobrazení keratokonu na rohovkovém topografu 2
Klasifikace keratokonu
Keratokonus můžeme klasifikovat podle několika stupnic, z nich nejčastěji využívanou je
Amslerova stupnice. Ta rozděluje keratokonus celkem do čtyř stádií označených římskými
číslicemi I-IV. Hlavními kritérii stupnice jsou poloměry křivosti rohovky, tloušťka rohovky a
dosažená zraková ostrost.2
První stadium – Amsler I – je charakterizováno poloměrem křivosti rohovky, který nedosahuje
7,5 mm. Tloušťka rohovky nebývá výrazně snížena a nabývá standardních hodnot kolem 0,5 mm.
Vyšetřením na topografu bývá již v tomto stádiu patrný nepravidelný astigmatismus. Zrakové
ostrosti 1,0 lze bez větších problémů dosáhnout s brýlemi i s kontaktní čočkou.2
Ve druhém stadiu – Amsler II – již dochází k výraznějšímu ztenčení rohovky na hodnotu cca
0,4 mm. Poloměr křivosti rohovky nabývá strmějších hodnot, kdy se pohybuje v rozsahu 7,2 až
6,5 mm. Zraková ostrost s brýlemi již nedosahuje hodnot 1,0, ale pohybuje se v rozmezí 0,8 až
0,2. S RGP kontaktní čočkou lze dosáhnout vizu 1,0. V tomto stádiu se také začínají projevovat
různé patologické příznaky onemocnění jako Fleischerův prstenec, drobné zákaly či ruptury
Descementovy membrány.2
Ve třetím stadiu – Amsler III – dochází k dalšímu zmenšování poloměru křivosti rohovky, který
nyní dosahuje hodnot přibližně 6,5 až 5,8 mm. Zraková ostrost s brýlovou korekcí dosahuje pouze
hodnot cca 0,2 – 0,1. Rohovka se ztenčuje na cca 0,25 mm a její transparentnost bývá snížena.
S korekcí pomocí RGP kontaktní čočky dosahuje vizus hodnot až 0,8. Jsou zde přítomny
patologické příznaky obdobně jako ve druhém stádiu, avšak nyní jsou již více zřetelné.2
Poslední čtvrté stadium – Amsler IV – je charakterizováno výrazným snížením poloměru
křivosti rohovky pod hodnotu 5,8 mm. Tloušťka rohovky je obdobně výrazně menší, kdy může
nabývat až hodnot pod 0,2 mm. Korekce brýlemi je již bez úspěchu a po aplikaci RGP kontaktní
105
čočky dochází na vylepšení vizu na hodnoty cca 0,4. Transparence rohovky se nadále snižuje.
Současně přibývá patologických příznaku – projevuje se například Munsonův příznak.2
Korekce keratokonu
Keratokonus můžeme korigovat několika způsoby. V počátečních stádiích lze onemocnění
korigovat brýlemi, ale v pokročilejších stádiích již není tato korekce optimální, neboť vizus již více
nezlepší vzhledem k rozvíjejícímu se nepravidelnému astigmatismu.2 Oproti brýlové korekci je
pro pacienty s keratokonem výhodnější využít korekci tvrdou kontaktní čočkou. Při této korekci
dochází k výraznému zlepšení vizu, a to i v pokročilejších stádiích.1,3 Ke korekci se využívají
zejména RGP čočky, tedy tvrdé kontaktní čočky z plynopropustných materiálů. Dále je možnost
využít hybridní čočky či Piggyback systém.2
Léčba keratokonu
Při progresi onemocnění se přistupuje k chirurgické léčbě keratokonu. V dnešní době se
využívají zejména 3 techniky, a to Corneal cross linking, metoda Keraring a keratoplastika.6
Metoda Corneal cross linking neboli CCL či CXL se využívá zejména k stabilizaci rohovky a
k zastavení progrese onemocnění. Při CCL dochází k aplikaci roztoku riboflavinu do stromatu
rohovky a následnému ozařování rohovky paprsky ultrafialového záření. Molekuly riboflavinu
v důsledku ozáření vytváří jakési „můstky“ mezi vlákny kolagenu v rohovce, čímž dochází
k zpevnění rohovky – tzv. zesíťování rohovkového kolagenu.2,6
Obrázek 5: Schéma zpevnění rohovky po CCL 6
Další možností léčby je vkládání intrastromálních prstenců neboli keraringů do rohovky.
Metoda slouží zejména k oploštění rohovky a zastavení další progrese onemocnění. Keraring je
prstenec tvořen polymetylmetakrylátem. Nejčastěji bývá polokruhový a vkládá se buď jeden kus
106
samostatně nebo jsou vloženy dva kusy. Implantace probíhá tunelovou metodou za použití
femtosekundového laseru.6
Obrázek 6: Různé typy intrastromálních prstenců 7
Poslední možností léčby keratokonu je keratoplastika neboli transplantace rohovky. Využívají
se zejména dva typy, a to perforující keratoplastika či hluboká přední lamelární keratoplastika.1,2
Při perforující keratoplastice je pacientova rohovka odstraněna v celé tloušťce a nahrazena
rohovkou dárcovskou, velikost vyříznuté rohovky je různá. Nejčastější komplikací je rejekce štěpu
rohovkou hostitele, kdy může dojít ke zkalení dárcovské rohovky. Druhým typem prováděné
keratoplastiky je hluboká přední lamelární keratoplastika. Při této operaci není nahrazena
rohovka v celé tloušťce, nýbrž jsou nahrazeny pouze některé vrstvy, a to epitel, Bowmanova
membrána a část stromatu. Tato technika má oproti perforující keratoplastice lepší prognózu
vzhledem k přijetí dárcovské rohovky.1
Obrázek 7: Rohovka se stehy po perforující keratoplastice 1
107
Použitá literatura
1. Rozsíval P. Oční lékařství. Praha: Galén; 2017.
2. Petrová S., Mašková Z, Jurečka T. Základy aplikace kontaktních čoček. 2. Brno: Národní
centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů; 2008.
3. Kraus H. Kompendium očního lékařství. Praha: Grada; 1997.
4. Fleischer's ring. Columbia University. https://www.columbiaeye.org/education/digital-
reference-of-ophthalmology/cornea-external-diseases/degenerations/fleischers-ring.
Accessed April 26, 2021.
5. Beneš P. Přístroje pro optometrii a oftalmologii. Brno: Národní centrum ošetřovatelství a
nelékařských zdravotnických oborů; 2015.
6. Léčba onemocnění keratokonus. Neovize. https://www.neovize.cz/lecba-onemocnenikeratokonus/.
Accessed April 26, 2021.
7. Intracorneal ring segments. John Weiss. https://www.haag-streit.com/de/johnweiss/products/trusted-brands/our-partners/keraring/.
Accessed April 26, 2021.
108
Bc. Renata Pinková, doc. Mgr. Pavel Beneš, Ph.D.
Keratoconus correction
Department of Optometry and Orthoptics, Faculty of Medicine, Masaryk University Brno
Abstract
This paper deals mainly with the theoretical basis for my diploma thesis entitled „Comparison
of correction with glasses and contact lens in keratoconus at different stages of the disease.“ Part
of the paper is a description of the disease, as well as classification of keratoconus, its correction
and treatment.
Key words
Keratoconus, contact lenses, Amsler classification, corneal topography, corneal cross linking,
keratoplasty
Keratoconus
Together with keratoglobe and pelucid marginal degeneration, it is classified as an ectatic
disease of the cornea. In keratoconus, the corneal stroma is thinned out and it creates central or
paracentral arching with a typical conical shape.1 Keratoconus most often manifests in the second
decade of life, further progression occurs in the third decade. In most cases, it is present in both
eyes.2
Clinical symptoms include an increase in myopia and the development of irregular
astigmatism. When examined on a slit lamp, we observe a thinning of the cornea on the apex. We
can also see the so-called Fleischer ring. It is a brown coloured deposit of iron that surrounds the
base of the cone.3 In later stages, we recognize Munson's symptom and Vogt's striae. Munson's
symptom is evident when the eyes are lowered, with the cone pushing the lower lid into a "V"
shape. We call Vogt's striae the wrinkling of the corneal stroma in the vertical direction. Other
symptoms of the disease are, for example, Rizzuti's sign, when a conical reflex on the nasal side of
the cornea can be observed when the eye is exposed from the temporal side, or Axenfeld's sign,
when the sensitivity of the cornea at the apex is reduced. In acute deterioration, the Descement
membrane often ruptures. Rupture can lead to corneal oedema and its graying.1,2
109
Figure 5: Munson‘s symptom 2
Figure 2: Corneal edema in keratoconus 4
We diagnose keratoconus after a complex examination including anamnesis, vision and
refraction examination, slit lamp examination and the most important examination on the corneal
topograph.3 The corneal topograph is based on the principle of projection of Placid disks on the
cornea and subsequent image recording with a CCD camera. The device then evaluates the image,
and we can observe, for example, an elevation map, a map of radii of curvature, a map of optical
power and more.5
Figure 3: Corneal topograph 5
110
Figure 4: Depiction of a keratoconus on a corneal topograph 2
Keratoconus classification
Keratoconus can be classified according to several scales, the most commonly used of which is
the Amsler scale. It divides the keratoconus into a total of four stages marked by roman numerals
I-IV. The main criteria of the scale are the radii of curvature of the cornea, the thickness of the
cornea and the achieved visual acuity.2
The first stage - Amsler I - is characterized by a radius of curvature of the cornea, which does
not reach 7,5 mm. The thickness of the cornea is not significantly reduced and takes standard
values around 0,5 mm. Examination on a topograph usually reveals irregular astigmatism at this
stage. Visual acuity of 1,0 can be achieved without major problems with glasses and contact
lenses.2
In the second stage - Amsler II - there is already a more significant thinning of the cornea to a
value of about 0,4 mm. The radius of curvature of the cornea acquires steeper values, ranging from
7,2 to 6,5 mm. Visual acuity with glasses no longer reaches 1,0, but ranges from 0,8 to 0,2. With an
RGP contact lens, a vision of 1,0 can be achieved. At this stage, various pathological symptoms of
the disease also begin to appear, such as the Fleischer ring, mild clouding or ruptures of the
Descement membrane.2
In the third stage - Amsler III - there is a further reduction in the radius of curvature of the
cornea, which now reaches values of approximately 6,5 to 5,8 mm. Visual acuity with spectacle
correction reaches only values of about 0,2 – 0,1. The cornea thins to about 0,25 mm and its
transparency is usually reduced. With correction using an RGP contact lens, the vision reaches
values of up to 0,8. There are pathological symptoms similar to the second stage, but now they are
more obvious.2
The last fourth stage - Amsler IV - is characterized by a significant decrease in the radius of
curvature of the cornea below 5,8 mm. The thickness of the cornea is likewise significantly
111
smaller, when it can take values below 0,2 mm. The correction with the glasses is already without
success and after the application of the RGP contact lens the vision is improved to values of
approximately 0,4. Corneal transparency continues to decrease. At the same time, pathological
symptoms are increasing - for example, Munson's symptom is manifesting.2
Keratoconus correction
Keratoconus can be corrected in several ways. In the initial stages, the disease can be corrected
with glasses, but in more advanced stages this correction is no longer optimal, as the vision will
no longer improve due to developing irregular astigmatism.2 Compared to spectacle correction, it
is more convenient for patients with keratoconus to use correction with a hard contact lens. This
correction significantly improves vision, even in more advanced stages.1,3 To correct keratoconus,
RGP lenses, i.e. lenses made of rigid gas-permeable materials are used. It is also possible to use a
hybrid lenses or Piggyback system.2
Keratoconus treatment
Surgical treatment of keratoconus is initiated as the disease progresses. Today, mainly 3
techniques are used, namely Corneal cross linking, Keraring method and keratoplasty.6
Corneal cross linking or CCL or CXL is mainly used to stabilize the cornea and stop disease
progression. In CCL, a solution of riboflavin is applied to the corneal stroma and subsequent
irradiation of the cornea with ultraviolet rays. Due to irradiation, riboflavin molecules form a kind
of „bridges“ between the collagen fibers in the cornea, which strengthens the cornea - the so-called
cross-linking of corneal collagen.2,6
Figure 5: Scheme of corneal strengthening after CCL 6
Another treatment option is the insertion of intrastromal rings or kerarings into the cornea.
The method is mainly used to flatten the cornea and stop further disease progression. Keraring is
112
a ring made of polymethyl methacrylate. It is most often semicircular and either one piece is
inserted separately, or two pieces are inserted. Implantation is performed by the tunnel method
using a femtosecond laser.6
Figure 6: Different types of intrastromal rings 7
The last treatment option for keratoconus is keratoplasty or corneal transplantation. In
particular, two types are used, namely perforating keratoplasty or deep anterior lamellar
keratoplasty.1,2 In perforating keratoplasty, the patient's cornea is removed in its entire thickness
and replaced by the donor cornea, the size of the excised cornea varies. The most common
complication is graft rejection of the host cornea, which can lead to clouding of the donor cornea.
The second type of performed keratoplasty is deep anterior lamellar keratoplasty. In this
operation, the whole thickness of the cornea is not replaced, but only some layers are replaced,
namely the epithelium, the Bowman's membrane and part of the stroma. This technique has a
better prognosis compared to perforating keratoplasty due to the acceptance of the donor cornea.1
Figure 7: Cornea with sutures after perforating keratoplasty 1
113
Sources
1. Rozsíval P. Oční lékařství. Praha: Galén; 2017.
2. Petrová S., Mašková Z, Jurečka T. Základy aplikace kontaktních čoček. 2. Brno: Národní
centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů; 2008.
3. Kraus H. Kompendium očního lékařství. Praha: Grada; 1997.
4. Fleischer's ring. Columbia University. https://www.columbiaeye.org/education/digital-
reference-of-ophthalmology/cornea-external-diseases/degenerations/fleischers-ring.
Accessed April 26, 2021.
5. Beneš P. Přístroje pro optometrii a oftalmologii. Brno: Národní centrum ošetřovatelství a
nelékařských zdravotnických oborů; 2015.
6. Léčba onemocnění keratokonus. Neovize. https://www.neovize.cz/lecba-onemocnenikeratokonus/.
Accessed April 26, 2021.
7. Intracorneal ring segments. John Weiss. https://www.haag-streit.com/de/johnweiss/products/trusted-brands/our-partners/keraring/.
Accessed April 26, 2021.
114
Bc. Kristýna Rédlová, Ing. Jiří Michálek, CSc.
Botnací vlastnosti kontaktních čoček a jejich měření
ČVUT, Fakulta biomedicínského inženýrství, Kladno
Anotace
Příspěvek je zaměřen na materiálové parametry kontaktních čoček, zejména na botnací
vlastnosti a jejich změny během nošení čoček. Věnuje se tedy i závažné problematice osychání
kontaktních čoček při nošení a zdůrazňuje potenciální důsledky. V rámci experimentů byla
shromážděna a aktualizována data o vlastnostech kontaktních čoček na současném českém trhu.
Zjištěné hodnoty indexu lomu a obsahu vody, tak jak je udávají výrobci, byly ověřeny vlastním
měřením a navzájem porovnány. Čočky byly dále podrobeny testování rychlosti osychání na
vzduchu a na malém počtu nositelů bylo rovněž hodnoceno osychání čoček po několikahodinovém
nošení.
Klíčová slova
Měkké kontaktní čočky, hydrogely, silikonhydrogely, vlastnosti kontaktních čoček, obsah vody,
rychlost osychání
Úvod
Kontaktní čočky jsou v dnešní době jednou z možností korekce ametropie. Mohou být také
užity jako terapeutické, nebo jako kosmetické. Jsou také oblíbenou a účinnou pomůckou
sportovců, kterým umožňují bezpečné vykonávání jejich sportovních aktivit na špičkové úrovni.
Kontaktní čočky prošly od počátku svého vývoje řadou proměn, které se projevily jak v jejich
materiálových vlastnostech, tak tvarových parametrech nebo režimech nošení či frekvenci
výměny. Právě na materiály kontaktních čoček a jejich vlastnosti je zaměřen tento příspěvek. 1-3
Klasifikace kontaktních čoček z hlediska materiálů je dnes zjednodušována pouze na RGP
čočky, hydrogely a silikonhydrogely. Užší dělení podle Asociace výrobců kontaktních čoček sice
zahrnuje většinu materiálů a popisuje jejich chemické složení, ale nepočítá se silikonhydrogely a
polyvinylalkoholem. Americká agentura FDA dělí materiály podle dvou základních kritérií:
obsahu ionogenních látek (neionogenní a ionogenní) a obsahu vody do, respektive nad 50 %. Tak
vznikly 4 zavedené skupiny, nověji bývá přiřazena i pátá skupina pro silikonhydrogely. 1-5
115
Výběr materiálu kontaktní čočky předznamenává i její fyzikálně-chemické vlastnosti. Řadíme
sem mechanické vlastnosti, které udávají odezvu materiálu na silové působení. Zpravidla se udává
modul pružnosti, zajímá nás ovšem také pevnost, tažnost, případně strukturní pevnost materiálu.
Transportní vlastnosti jsou nejčastěji popisovány permeabilitou Dk a transmisibilitou Dk/t, udává
se i jejich hodnocení pomocí kyslíkového ekvivalentu (EOP) nebo toku kyslíku k rohovce (flux).
Optické vlastnosti jsou charakterizovány indexem lomu, povrchové vlastnosti smáčivostí, která
bývá vyjádřena pomocí kontaktního úhlu. Čím nižší je hodnota kontaktního úhlu, tím více je
povrch smáčivý. Botnací vlastnosti udávají schopnost materiálu pojmout určité množství
rozpouštědla, v případě hydrogelů a silikonhydrogelů je tímto rozpouštědlem voda (fyziologický
roztok). U kontaktních čoček se běžně uvádí rovnovážný obsah vody (equilibrium water content
- EWC), definovaný podle vzorce 1, kde 𝑚 𝑏 je hmotnost materiálu ve zbotnalém stavu a 𝑚 𝑠 je
hmotnost materiálu v suchém stavu. 1,3,6,7
𝐸𝑊𝐶 [%] =
𝑚 𝑏 − 𝑚 𝑠
𝑚 𝑏
∙ 100 (1)
EWC lze určit gravimetricky, zjištěním hmotností mb a ms. Další možností určení obsahu vody
v čočkách je měření indexu lomu gelu a následné použití přepočtové tabulky, protože index lomu
hydrogelů (a obdobně silikonhydrogelů) závisí na obsahu vody. 1,8,9 Na obsahu vody rovněž závisí
mechanické vlastnosti, transportní vlastnosti vodorozpustných látek a iontů, u hydrogelů
i propustnost pro kyslík. Obsah vody ovlivňuje i kompatibilitu s kontaktní tkání. 1,3,6,7 Navíc,
nejčastějšími stížnostmi nositelů kontaktních čoček jsou pocity suchosti a nepohodlí, které souvisí
se ztrátou hydratace čočky během jejího nošení. Příznaky suchosti nastupují pomalu a zvyšují se
s přibývajícím počtem hodin nošení. Během dehydratace se mění tvarové parametry čočky,
dochází i ke změnám v elasticitě materiálu a propustnosti pro kyslík. To vše má za následek horší
kvalitu vidění. 6,10,11 Ze všech uvedených důvodů jsem se ve svém výzkumu zaměřila na botnací
vlastnosti kontaktních čoček, jejich změny při manipulaci s čočkami a jejich nošení a důsledky
těchto změn.
Metodika
Pro experimentální část své práce jsem měla k dispozici 6 hydrogelových materiálů
v celkovém počtu 108 kusů a 8 silikonhydrogelových materiálů v celkovém počtu 90 kusů. Pro
měření indexu lomu jsem použila Abbeho refraktometr připojený k termostatu, aby se udržovala
stálá teplota měření 20⁰C. Index lomu byl měřen s přesností na 3 desetinná místa. Určení
hmotnosti pro zjištění obsahu vody bylo prováděno na analytických vahách Kern. Čočky byly
všechny nejprve změřeny ve fyziologickém roztoku a po zbavení povrchově ulpělých kapek vody
zváženy (zjištění hodnoty mb), poté byly uloženy na 24 hodin do destilované vody a následně
116
znovu změřeny a zváženy. Nakonec jsem čočky nechala sušit na vzduchu položené na plastové
Petriho misce, a to až do konstantní hmotnosti.
Pro sledování kinetiky osychání byly vybrány jen některé materiály kontaktních čoček, pro
každý materiál bylo vybráno 4-6 kusů čoček. Každá čočka byla měřena v pravidelných časových
intervalech. Nejprve byla každá čočka zvážena v plně zbotnalém stavu. Poté byla odložena na
plastovou Petriho misku a postupně vážena v čase 1, 3 a 5 minut a dále po 5 minutách, od 30
minuty po 10 minutách, od 1 do 3 hodin po 30 minutách a dále po hodinách až do času 6 hodin.
Po této době byly čočky zpravidla zcela vysušeny. Ze všech zjištěných hmotností byl vypočítán
obsah vody dle vzorce 1 a výsledky kinetiky osychání u všech takto měřených materiálů byly
znázorněny graficky.
Poslední částí experimentů bylo porovnání ztráty vody v čočkách po několikahodinovém
nošení. Všechny vybrané čočky jsem zkoumala sama na sobě a některé z nich na dalších
4 nositelkách. Vždy byla zaznamenána hmotnost čočky v plně zbotnalém stavu před samotnou
aplikací, následně byla čočka aplikována a nošena po dobu 4, 5 či 6 hodin. Po vyjmutí z oka byla
čočka ihned zvážena.
V rámci experimentu jsem si stanovila 3 základní hypotézy, které jsem poté potvrdila či
vyvrátila. Hypotéza 1 - Index lomu deklarovaný výrobci souhlasí s naměřeným indexem lomu
(Tolerance odchylky ± 0,003). Hypotéza 2 - Deklarovaný obsah vody souhlasí s vypočteným
obsahem vody (Tolerance odchylky do ± 2 %). Hypotéza 3 – Kontaktní čočky s vyšším obsahem
vody a vnitřním smáčedlem osychají déle než čočky s nižším obsahem vody a bez smáčedel.
Výsledky
Výsledky měření indexu lomu
Při porovnání naměřených hodnot lze říci, že hodnoty naměřené ve fyziologickém roztoku jsou
mírně vyšší než hodnoty naměřené v destilované vodě. Rozdíl mezi těmito hodnotami se
pohyboval od 0,001 do 0,008.
117
Tabulka 1: Výsledky měření indexu lomu.
Materiál a název kontaktní čočky Deklarovaný index lomu
výrobci
Naměřený index lomu ve
fyziologickém roztoku
Naměřený index lomu
v destilované vodě
Omafilcon B
(Proclear)
1,400 1,391 1,390
Etafilcon A
(Acuvue Moist)
1,400 1,384 1,383
Nesofilcon A
(BioTrue)
1,374 1,373 1,371
Bioxifilcon A
(TopVue Elite +)
- 1,400 1,392
Nelfilcon A
(Dailies Aqua Comfort)
1,380 1,383 1,381
Omafilcon A
(Proclear)
1,400 1,392 1,390
Etafilcon A
(Acuvue Moist multifocal)
1,400 1,382 1,376
Somofilcon A
(Clariti)
1,400 1,400 1,400
Stenfilcon A
(MyDay)
1,401 1,401 1,400
Lotrafilcon A
(Air Optix N&D)
1,430 1,428 1,426
Lotrafilcon B
(Air Optix Plus Hydraglyde)
1,420 1,422 1,422
Delefilcon A
(Dailies Total 1)
1,420 1,421 1,420
Comfilcon A
(Biofinity)
1,400 1,405 1,404
Senofilcon A
(Acuvue Oasys with Hydraluxe)
1,420 1,419 1,418
Senofilcon A
(Acuvue Oasys with Hydraclear Plus)
1,420 1,411 1,411
Z tabulky je patrné, že naměřené hodnoty indexů lomu velmi dobře korespondovaly
s indexy lomu deklarovanými výrobci, přičemž shoda nebo velmi blízké hodnoty byly zjištěny
u materiálů Somofilcon A, Stenfilcon A a Delefilcon A. Naopak největší rozdíly se projevily
u materiálů Omafilcon B, Etafilcon A a Senofilcon A (Hydraclear Plus). Pro názornost jsou zjištěné
rozdíly vizualizovány v grafech 1 a 2.
Graf 1: Porovnání indexů lomu u hydrogelů.
1,350
1,360
1,370
1,380
1,390
1,400
1,410
Omafilcon B Etafilcon A Nesofilcon ABioxifilcon A Nelfilcon A Omafilcon A Etafilcon A
multifocal
Indexlomun
Materiály měřených kontaktních čoček
Porovnání indexů lomu u hydrogelů
Deklarovaný index lomu n Naměřený index lomu ve FR Naměřený index lomu v DV
118
Graf 2: Porovnání indexů lomu u silikonhydrogelů.
Výsledky měření EWC
Největší odchylky měření EWC jsou při porovnání vypočtených hodnot s hodnotami
vycházejícími z přepočtové tabulky. Nejvyšší byla u materiálu Comfilcon A. To odpovídá
předpokladu, že přepočtová tabulka „index lomu versus obsah vody“ bude přesnější pro
hydrogely než pro silikonhydrogely, a to vzhledem k rozdílnému indexu lomu xerogelu pro
silikonhydrogely a hydrogely. Porovnáme-li vypočtené hodnoty ve fyziologickém roztoku
a v destilované vodě, jsou patrné menší odchylky. Můžeme říct, že u poloviny měřených čoček se
hodnota obsahu vody mírně zvýšila poté, co byly uchovány v destilované vodě. Toto chování by
mělo být výraznější pro materiály obsahující nějakou ionogenní složku (např. Etafilcon A).
Tabulka 2: Výsledky měření EWC.
Materiál a název kontaktní čočky Deklarovaný
obsah vody
výrobci [%]
Obsah vody
přepočtený z indexu
lomu [%]
Vypočtený obsah vody
ve fyziologickém
roztoku [%]
Vypočtený obsah vody
v destilované vodě [%]
Omafilcon B
(Proclear)
62 57 62 63
Etafilcon A
(Acuvue Moist)
58 57 58 58
Nesofilcon A
(BioTrue)
78 72 80 78
Bioxifilcon A
(TopVue Elite +)
58 58 59 60
Nelfilcon A
(Dailies Aqua Comfort)
69 69 72 72
Omafilcon A
(Proclear)
60 57 61 63
Etafilcon A
(Acuvue Moist multifocal)
58 57 60 63
Somofilcon A
(Clariti)
56 57 59 58
1,385
1,390
1,395
1,400
1,405
1,410
1,415
1,420
1,425
1,430
1,435
Somofilcon A Stenfilcon A Lotrafilcon A Lotrafilcon B Delefilcon A Comfilcon A Senofilcon A
Hydraluxe
Senofilcon A
Hydraclear
Indexlomun
Materiály měřených kontaktních čoček
Porovnání indexů lomu u silikonhydrogelů
Deklarovaný index lomu n Naměřený index lomu n ve FR Naměřený index lomu n v DV
119
Stenfilcon A
(MyDay)
54 56 56 57
Lotrafilcon A
(Air Optix N&D)
24 40 33 32
Lotrafilcon B
(Air Optix Plus Hydraglyde)
33 45 38 36
Delefilcon A
(Dailies Total 1)
33 45 35 34
Comfilcon A
(Biofinity)
48 57 49 50
Senofilcon A
(Acuvue Oasys with Hydraluxe)
38 45 43 43
Senofilcon A
(Acuvue Oasys with Hydraclear Plus)
38 45 43 42
Z tabulky 2 je patrné, že vypočtené hodnoty nejvíce odpovídaly deklarovaným například u
materiálů Omafilcon B, Etafilcon A a Comfilcon A. Naopak největší rozdíl byl zaznamenán
u materiálu Lotrafilcon A. Pro názornost byly rozdíly opět vizualizovány, a to v grafech 3 a 4.
Graf 3: Porovnání obsahu vody u hydrogelů.
Graf 4: Porovnání obsahu vody u silikonhydrogelů.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Omafilcon B Etafilcon A Nesofilcon A Bioxifilcon A Nelfilcon A Omafilcon A Etafilcon A
multifocal
Obsahvody[%]
Materiály měřených kontaktních čoček
Porovnání obsahu vody u hydrogelů
Deklarovaný obsah vody Vypočtený obsah vody ve FR Vypočtený obsah vody v DV
0
10
20
30
40
50
60
70
Somofilcon A Stenfilcon A Lotrafilcon A Lotrafilcon B Delefilcon A Comfilcon A Senofilcon A
Hydraluxe
Senofilcon A
Hydraclear
Obsahvody[%]
Materiály měřených kontaktních čoček
Porovnání obsahu vody u silikonhydrogelů
Deklarovaný obsah vody Vypočtený obsah vody ve FR Vypočtený obsah vody v DV
120
Výsledky měření kinetiky osychání kontaktních čoček na vzduchu
Ze souhrnného grafu 5 vyplývá, že nejpomaleji osychají čočky BioTrue (Nesofilcon A) se
speciálním složením zabraňujícím osýchání. Dále Dailies Aqua Comfort (Nelfilcon A), které mají
zvlhčující prostředek v podobě PVA a Proclear (Omafilcon A), které však překvapivě nemají
žádnou úpravu zabraňující osychání. U materiálu Senofilcon A (Acuvue Oasys v prvním případě
s technologií Hydraclear a ve druhém s technologií Hydraluxe) je jako vnitřní zvlhčovadlo použit
PVP. Obě křivky mají podobné průběhy. Prvních 5 minut dochází k pozvolnému úbytku obsahu
vody, poté dochází ke zrychlení.
Nejrychleji osychají čočky Air Optix Night&Day (Lotrafilcon A), podobný průběh můžeme vidět
i u čoček Air Optix Hydraglyde (Lotrafilcon B), oba tyto materiály mají povrchovou úpravu –
plasmatické povlékání, která je však určena pouze k zajištění stejnoměrné smáčivosti.
Graf 5: Kinetika osychání všech měřených materiálů čoček.
Výsledky měření osychání čoček po několikahodinovém nošení
Měření bylo prováděno především pro 4 a 6 hodin, u některých materiálů pro 5 hodin nošení.
Sledovala jsem také rozdíly u jednotlivých nositelek.
Z tabulky lze vyčíst, že čočky BioTrue s obsahem vody 78 % osychají málo, pouze o 3,5 % za 6
hodin. Naopak čočky materiálu Lotrafilcon A s obsahem vody 24 % oschnou po šesti hodinách
nošení až o 12,5 %. Některé výsledky jsou však lehce zkreslené tím, že dvě z pěti nositelek
(nositelka 2 a 5), které prodělaly virové onemocnění Covid-19, trpí větší suchostí očí, což bylo i na
výsledcích patrné. Jejich čočky osychaly více než u ostatních.
Tabulka 3: Výsledky měření osychání čoček po několikahodinovém nošení.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180
Obsahvody[%]
Čas t [min]
Omafilcon B Etafilcon A Nesofilcon A Bioxifilcon A Nelfilcon A
Omafilcon A Somofilcon A Stenfilcon A Lotrafilcon A Lotrafilcon B
Delefilcon A Comfilcon A Senofilcon A with HydraLuxe Senofilcon A with Hydraclear
Kinetika osychání všech měřených materiálů čoček
240 360
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Obsahvody[%]
Čas t [min]
Omafilcon B Etafilcon A Nesofilcon A
Omafilcon A Somofilcon A Stenfilcon A
Delefilcon A Comfilcon A Senofilcon A with H
121
Název
čočky
Materiál
čočky
Deklarovaný
obsah vody
[%]
Zjištěný
obsah
vody na
počátku
[%]
Snížení obsahu vody po 4
hod nošení [%]
Snížení obsahu vody po 6
hod nošení [%]
Povrchová
úprava
k zamezení
osychání
Zjištěný
obsah
vody
Procentuální
snížení
Zjištěný
obsah
vody
Procentuální
snížení
Proclear
Omafilcon
B
62 63,8 - - 59,4 4,39 NE
Acuvue
Moist
Etafilcon A 58 58,3 53,5 4,8 51,3 7 ANO
BioTrue
Nesofilcon
A
78 79,1 - - 75,6 3,5 ANO
Dailies
Aqua
Comfort
Nelfilcon A 69 70,4 63,4 7 62,8 7,6 ANO
Air Optix
N&D
Lotrafilcon
A
24 31,7 - - 19,2 12,5 NE
Dailies
Total 1
Delefilcon
A
33 33,7 28,7 5 28,2 5,5 ANO
Biofinity
Comfilcon
A
48 49 45,1 3,9 44,6 4,4 NE
Acuvue
Oasys with
Hydraluxe
Senofilcon
A
38 40 36,7 3,3 34,8 5,2 ANO
Acuvue
Oasys with
Hydraclear
Senofilcon
A
38 40,7 37 3,7 34,8 5,9 ANO
Na grafu 6 je znázorněno osychání kontaktních čoček z materiálu Nelfilcon A u
jednotlivých nositelek. Průměrný úbytek obsahu vody za 6 hodin byl u tohoto materiálu 7,42 %,
za 4 hodiny 5,14 %. Nositelka 2 nosila čočky 5 hodin a došlo u ní k úbytku obsahu vody o 7,37 %,
zatímco u nositelky 3 za stejnou dobu nošení došlo k úbytku 4,47 %.
Graf 6: Osychání po několikahodinovém nošení u materiálu Nelfilcon A (Dailies Aqua Comfort).
Závěr
Ve svém příspěvku jsem se zaměřila na botnací vlastnosti kontaktních čoček dostupných v
současnosti na našem trhu. V praktické části jsem na souboru kontaktních čoček porovnala
deklarované hodnoty indexů lomu a rovnovážného obsahu vody s hodnotami získanými vlastním
69,96 70,07 69,74 69,74
71,17 70,41 70,89 70,85 70,96 70,50 70,18 70,79 70,38
61,50 61,32 62,21 62,39
64,89 64,25 63,52
66,38 65,95 65,40 64,96 65,59 65,45
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
Nositelka 1
(6 hod)
Nositelka 1
(6 hod)
Nositelka 1
(6 hod)
Nositelka 1
(6 hod)
Nositelka 5
(6 hod)
Nositelka 5
(6 hod)
Nositelka 2
(5 hod)
Nositelka 3
(5 hod)
Nositelka 3
(5 hod)
Nositelka 1
(4 hod)
Nositelka 1
(4 hod)
Nositelka 4
(4 hod)
Nositelka 4
(4 hod)
Obsahvody[%]
Nelfilcon A
Plně zbotnalý stav Po několikahodinovém nošení
122
měřením. Byly zjištěny nevýznamné rozdíly v naměřených hodnotách ve fyziologickém roztoku
a v destilované vodě, kdy po uchování v destilované vodě se u většiny čoček mírně snížil index
lomu, což odpovídalo mírnému zvýšení obsahu vody.
Předem stanovená základní hypotéza 1, že naměřené indexy lomu odpovídají deklarovaným
byla potvrzena u 8 ze 14 materiálů. Vyšší odchylky byly především u ionogenních materiálů.
Při vyhodnocení vypočtených hodnot obsahů vody byly zaznamenány rozdíly, nejvyšší rozdíl
byl u materiálu Lotrafilcon A, a to 8,86 % pro rozdíl mezi deklarovaným a vypočteným obsahem
vody ve fyziologickém roztoku. Zde byla potvrzena základní hypotéza, že vypočtené obsahy vody
odpovídají deklarovaným, a to u 9 z 15 materiálů.
Při měření kinetiky osychání na vzduchu byla potvrzena hypotéza 3, že kontaktní čočky
s vyšším obsahem vody osychají o něco déle než čočky s nižším obsahem vody. Zároveň se
potvrdilo, že materiály s technologií vnitřního smáčedla nebo s úpravou proti osychání skutečně
lépe udržují původní hydrataci než materiály ostatní.
Na malém vzorku nositelů bylo zjištěno, že hydrogelové čočky osychají za 6 hodin nošení v
průměru o přibližně 6 %, zatímco silikonhydrogelové čočky osychají o zhruba 7 % za stejnou dobu
nošení.
123
Použitá literatura
1. EFRON, Nathan, ed. Contact lens practice. Third edition. Edinburgh: Elsevier, 2018. 471 s.
ISBN 978-0-7020-6660-3.
2. MICHÁLEK, Jiří et al. Historie měkkých kontaktních čoček aneb jak to bylo doopravdy =
True History of Soft Contact Lenses. Chemické listy. 2018, roč. 112, č. 3, s. 143-147. ISSN
0009-2770.
3. PETROVÁ, Sylvie, MAŠKOVÁ, Zdeňka a JUREČKA, Tomáš. Základy aplikace kontaktních
čoček. 2. vyd., přeprac. a dopl. Brno: Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských
zdravotnických oborů v Brně, 2008. 219 s. ISBN 978-80-7013-470-2.
4. MICHÁLEK J., HOBZOVÁ, R., PŘÁDNÝ, M. a DUŠKOVÁ M. Hydrogels Contact Lenses. In:
OTTENBRITE, R., PARK, K. a OKANO, T. (eds). Biomedical Applications of Hydrogels
Handbook. Springer, New York, NY, 2010. s. 303-315. ISBN 978-1-4419-5918-8
5. Sborník přednášek: kurz kontaktologů II. teoretická část. 1. Praha: Česká kontaktologická
společnost, 1999, 95 s.
6. BENEŠ, Pavel, PETROVÁ, Sylvie, SOKOLOVÁ ŠIDLOVÁ , Jana, FORÝTKOVÁ , Lenka a
HOLOUBKOVÁ , Zuzana. Přehled biofyzikálních vlastností materiálů pro kontaktní čočky.
Brýle & móda. 2016, č. 3, s. 20‐22. ISSN 1804‐7866. Dostupné také z:
http://www.brylemoda.cz/UserFiles/3vyd2016/ODBORNIK%20RADI/20_22_prehled%
20vlas tnosti.pdf.
7. MICHÁLEK, Jiří. Parametry kontaktních čoček, [přednáška], Kladno: ČVUT FBMI,
21.5.2020.
8. KRČOVÁ, Zuzana. Kontaktní polymerní čočky I, Diplomová práce, VŠCHT Praha 1983
9. JIRÁSKOVÁ, Jana. Ověření platnosti vztahu mezi obsahem vody v gelu a jeho indexem lomu
na souboru vybraných kontaktních čoček s různým stupněm nabotnání, Bakalářská práce,
FBMI ČVUT 2017
10. SYNEK, Svatopluk. Kontaktní čočky. Učební texty pro studium optometrie. Brno, LF MUNI,
2009. 63 s. ISBN 80-7013-387-2. [online] [cit. 2020-11-16] Dostupné z:
https://is.muni.cz/do/1499/el/estud/lf/ps09/cocky/web/doc/kontaktni_cocky.pdf
11. BALÍKOVÁ , Jana. Biokompatibilita, silikon‐hydrogelové čočky a vliv hydratace na komfort
nošení. Česká oční optika. 2012, roč. 53, č. 3, s. 62‐65. ISSN 1211‐233X. Dostupné také z:
https://www.4oci.cz/dokumenty/pdf/4oci_2012_03.pdf.
124
Bc. Kristýna Rédlová, Ing. Jiří Michálek, CSc.
Swelling properties of contact lenses and their measurement
CTU, Faculty of Biomedical Engineering, Kladno
Abstract
The article focuses on the material parameters of contact lenses, especially on the swelling
properties and their changes while wearing lenses. It also deals with the serious issue of drying
contact lenses when worn and emphasizes the potential consequences. As partof the experiments,
data of the properties of contact lenses on the current Czech market were collected and updated.
The determined values of refractive index and watercontent, as stated by the manufacturers, were
verified by my own measurements and compared with each other. The lenses were further tested
for air-drying kinetics, and the drying of the lenses after wearing for several hours was also
evaluated on a small number of wearers.
Keywords
Soft contact lenses, hydrogels, silicone hydrogels, properties of contact lenses, water content,
drying speed
Introduction
Contact lenses are nowadays one of the options for the correction of ametropia. They can also
be used as therapeutic or as cosmetic. They are also a popular and effective tool for athletes,
enabling them to safely perform their sports activities at the highest level. Contact lenses have
undergone a number of changes since the beginning of their development, which have been
reflected in their material properties as well as shape parameters or wearing regimes or
frequency of replacement. This article focuses on the materials of contact lenses and their
properties. 1-3
The classification of contact lenses in terms of materials is now simplified only to RGP lenses,
hydrogels and silicone hydrogels. The narrower division according to the Association of Contact
Lens Manufacturers includes most materials and describes their chemical composition, but does
not include silicone hydrogels and polyvinyl alcohol. The American agency FDA divides materials
according to two basic criteria: ionic content (non-ionic and ionic) and water content (above or
125
below 50%). Thus, 4 established groups were created, more recently, the fifth group for silicone
hydrogels is assigned. 1-5
The selection of contact lens material also presages its physico-chemical properties. We
include here the mechanical properties that indicate the response of the material to the force. As
a rule, the modulus of elasticity is given, but we are also interested in the strength, ductility, or
structural strength of the material. Transport properties are most often described by permeability
Dk and transmissibility Dk / t, their evaluation by oxygen equivalent (EOP) or oxygen flow to the
cornea (flux) is also given. Optical properties are characterized by the refractive index, the surface
properties by wettability, which is usually expressed by the contact angle. The lower the value of
the contact angle, the more the surface is wettable. Swelling properties indicate the ability of a
material to hold a certain amount of solvent, in the case of hydrogels and silicone hydrogels, this
solvent is water (saline). For contact lenses, equilibrium water content (EWC) is commonly
reported, defined according to formula 1, where mb is the weight of the material in the swollen
state and ms is the weight of the material in the dry state. 1,3,6,7
𝐸𝑊𝐶 [%] =
𝑚 𝑏 − 𝑚 𝑠
𝑚 𝑏
∙ 100 (1)
The EWC can be determined gravimetrically, by determining the weight mb and ms. Another
possibility to determine the water content in the lenses is to measure the refractive index of the
gel and then use a conversion table, because the refractive index of hydrogels (and similarly
silicone hydrogels) depends on water content. 1,8,9 The mechanical properties, the transport
properties of water-soluble substances and ions, and the permeability to oxygen for hydrogels
also depend on the water content. The water content also affects the compatibility with the
contact tissue. 1,3,6,7 In addition, the most common complaints of contact lens wearers are feelings
of dryness and discomfort associated with loss of lens hydration during wear. Symptoms of
dryness begin slowly and increase with increasing hours of wearing. During dehydration, the
shape parameters of the lens change, there are also changes in the elasticity of the material and
oxygen permeability. All this results in poorer vision quality. 6,10,11 For all these reasons, in my
research I focused on the swelling properties of contact lenses, their changes in the handling of
lenses and their wearing and the consequences of these changes.
Methodology
For the experimental part of my work, I had 6 hydrogel materials in a total of 108 pieces and 8
silicone hydrogel materials in a total of 90 pieces. To measure the refractive index, I used an Abbe
refractometer connected to a thermostat to maintain a constant measurement temperature of
20⁰C. The refractive index was measured to 3 decimal places. The determination of the weight for
the determination of the water content was performed on Kern analytical weighing-machine. The
126
lenses were all first measured in saline and, after removing surface adherent water droplets,
weighed (determining the mb value), then placed in distilled water for 24 hours and then
measured again and weighed. Finally, I let the lenses air dry on a plastic petri dish to constant
weight.
Only some contact lens materials were selected to monitor the drying kinetics, 4-6 pieces of
lenses were selected for each material. Each lens was measured at regular intervals. First, each
lens was weighed in a fully swollen state. It was then placed on a plastic petri dish and weighed
successively at 1, 3 and 5 minutes and then after 5 minutes, from 30 minutes to 10 minutes, from
1 to 3 hours after 30 minutes and further from hours to 6 hours. After this time, the lenses were
usually completely dried. From all determined weights, the water content was calculated
according to formula 1 and the results of the drying kinetics for all materials measured in this way
were shown graphically.
The last part of the experiments was a comparison of water loss in the lenses after wearing
them for several hours. I examined all selected lenses on myself and some of them on another 4
wearers. The weight of the lens was always recorded in a fully swollen state before the application
itself, then the lens was applied and worn for 4, 5 or 6 hours. After removal from the eye, the lens
was immediately weighed.
In the experiment, I set 3 basic hypotheses, which I then confirmed or disproved. Hypothesis 1
- The refractive index declared by the manufacturer agrees with the measured refractive index
(Tolerance of deviation ± 0.003). Hypothesis 2 - The declared water content agrees with the
calculated water content (Tolerance of deviation up to ± 2%). Hypothesis 3 - Contact lenses with
a higher water content and an internal wetting agent dry longer than lenses with a lower water
content and without wetting agents.
Results
Refractive index measurement results
When comparing the measured values, it can be said that the values measured in physiological
saline are slightly higher than the values measured in distilled water. The difference between
these values ranged from 0.001 to 0.008.
127
Table 1: Results of refractive index measurements.
Material and name of contact lens Declared refractive
index of the
manufacturer
Measured refractive
index in saline
Measured refractive
index in distilled water
Omafilcon B
(Proclear)
1,400 1,391 1,390
Etafilcon A
(Acuvue Moist)
1,400 1,384 1,383
Nesofilcon A
(BioTrue)
1,374 1,373 1,371
Bioxifilcon A
(TopVue Elite +)
- 1,400 1,392
Nelfilcon A
(Dailies Aqua Comfort)
1,380 1,383 1,381
Omafilcon A
(Proclear)
1,400 1,392 1,390
Etafilcon A
(Acuvue Moist multifocal)
1,400 1,382 1,376
Somofilcon A
(Clariti)
1,400 1,400 1,400
Stenfilcon A
(MyDay)
1,401 1,401 1,400
Lotrafilcon A
(Air Optix N&D)
1,430 1,428 1,426
Lotrafilcon B
(Air Optix Plus Hydraglyde)
1,420 1,422 1,422
Delefilcon A
(Dailies Total 1)
1,420 1,421 1,420
Comfilcon A
(Biofinity)
1,400 1,405 1,404
Senofilcon A
(Acuvue Oasys with Hydraluxe)
1,420 1,419 1,418
Senofilcon A
(Acuvue Oasys with Hydraclear Plus)
1,420 1,411 1,411
The table shows that the measured values of refractive indices corresponded very well with
the refractive indices declared by the manufacturers, while the agreement or very close values
were found for Somofilcon A, Stenfilcon A and Delefilcon A. On the contrary, the biggest
differences were for Omafilcon B, Etafilcon A and Senofilcon A (Hydraclear Plus). For clarity, the
differences are visualized in graphs 1 and 2.
Graph 1: Comparison of refractive indices for hydrogels.
1,355
1,360
1,365
1,370
1,375
1,380
1,385
1,390
1,395
1,400
1,405
Omafilcon B Etafilcon A Nesofilcon A Bioxifilcon A Nelfilcon A Omafilcon A Etafilcon A
multifocal
Refractiveindexn
Materials of measured contact lenses
Comparison of refractive indices for hydrogels
Declared refractive index Measured refractive index in saline Measured refractive index in dist illed water
128
Graph 2: Comparison of refractive indices for silicone hydrogels.
EWC measurement results
The largest deviations of the EWC measurements are when comparing the calculated values
with the values based on the conversion table. The highest was for Comfilcon A. This corresponds
to the assumption that the conversion table "refractive index versus water content" will be more
accurate for hydrogels than for silicone hydrogels, due to the different xerogel refractive index for
silicone hydrogels and hydrogels. If we compare the calculated values in physiological saline and
distilled water, smaller deviations are noticeable. We can say that for half of the measured lenses,
the value of water content increased slightly after they were stored in distilled water. This
behavior should be more pronounced for materials containing an ionic component (eg. Etafilcon
A).
1,385
1,390
1,395
1,400
1,405
1,410
1,415
1,420
1,425
1,430
1,435
Somofilcon A Stenfilcon A Lotrafilcon A Lotrafilcon B Delefilcon A Comfilcon A Senofilcon A
Hydraluxe
Senofilcon A
Hydraclear
Refractiveindexn
Materials of measured contact lenses
Comparison of refractive indices for silicone hydrogels
Declared refractive index Measured refractive index in saline Measured refractive index in distilled water
129
Table 2: EWC measurement results.
Material and name of contact lens Declared water
content of the
manufacturer [%]
Water content
calculated from the
refractive index [%]
Calculated water
content in physiological
saline [%]
Calculated water
content in distilled
water [%]
Omafilcon B
(Proclear)
62 57 62 63
Etafilcon A
(Acuvue Moist)
58 57 58 58
Nesofilcon A
(BioTrue)
78 72 80 78
Bioxifilcon A
(TopVue Elite +)
58 58 59 60
Nelfilcon A
(Dailies Aqua Comfort)
69 69 72 72
Omafilcon A
(Proclear)
60 57 61 63
Etafilcon A
(Acuvue Moist multifocal)
58 57 60 63
Somofilcon A
(Clariti)
56 57 59 58
Stenfilcon A
(MyDay)
54 56 56 57
Lotrafilcon A
(Air Optix N&D)
24 40 33 32
Lotrafilcon B
(Air Optix Plus Hydraglyde)
33 45 38 36
Delefilcon A
(Dailies Total 1)
33 45 35 34
Comfilcon A
(Biofinity)
48 57 49 50
Senofilcon A
(Acuvue Oasys with Hydraluxe)
38 45 43 43
Senofilcon A
(Acuvue Oasys with Hydraclear Plus)
38 45 43 42
Table 2 shows that the calculated values corresponded most to the declared ones, for example,
for Omafilcon B, Etafilcon A and Comfilcon A. On the contrary, the largest difference was recorded
for Lotrafilcon A. For clarity, the differences were visualized again, in graphs 3 and 4.
130
Graph 3: Comparison of water contents of hydrogels.
Graph 4: Comparison of water contents of silicone hydrogels.
Results of measuring the kinetics of drying of contact lenses in air
Summary graph 5 shows that BioTrue lenses (Nesofilcon A) with a special anti-drying
composition dry the slowest. Furthermore, Dailies Aqua Comfort (Nelfilcon A), which have a
moisturizing agent in the form of PVA and Proclear (Omafilcon A), which, however, surprisingly
have no treatment to prevent drying. For Senofilcon A (Acuvue Oasys in the first case with
Hydraclear technology and in the second with Hydraluxe technology) PVP is used as an internal
humidifier. Both curves have similar waveforms. For the first 5 minutes there is a gradual
decrease in water content, then acceleration.
Air Optix Night & Day lenses dry the fastest (Lotrafilcon A), a similar course can be seen with Air
Optix Hydraglyde lenses (Lotrafilcon B), both of these materials have a surface treatment - plasma
coating, which is intended only to ensure uniform wettability.
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
Omafilcon B Etafilcon A Nesofilcon A Bioxifilcon A Nelfilcon A Omafilcon A Etafilcon A
multifocal
Watercontent[%]
Materials of measured contact lenses
Comparison of water contents for hydrogels
Declared water content Calculated water content in saline Calculated water content in distilled water
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
Somofilcon A Stenfilcon A Lotrafilcon A Lotrafilcon B Delefilcon A Comfilcon A SenofilconA
Hydraluxe
SenofilconA
Hydraclear
Watercontent[%]
Materials of measured contact lenses
Comparison of water contents for silicone hydrogels
Declared water content Calculated water content in saline Calculated water content in distilled water
131
Graph 5: Drying kinetics of all measured lens materials.
Results of measuring the drying of lenses after several hours of wearing
Measurements were performed mainly for 4 and 6 hours, for some materials for 5 hours of
wearing. I also observed differences in individual wearers.
It can be read from the table that BioTrue lenses with a water content of 78% dry little, only by
3.5% in 6 hours. On the other hand, Lotrafilcon A lenses with a water content of 24% dry by up to
12.5% after six hours of wearing. However, some results are slightly distorted by the fact that two
of the five wearers (wearers 2 and 5) who went throug the Covid-19 disease suffer from greater
dryness, which was also evident in the results. Their lenses dried more than the others.
Table 3: Results of lens drying measurements after wearing for several hours.
Lens name
Lens
material
Declared
water
content [%]
Detected
water
content
at the
beginning
[%]
Reduction of water
content after 4 hours of
wearing [%]
Reduction of water
content after 6 hours of
wearing [%]
Surface
treatment
to prevent
drying
Detected
water
content
Percentage
reduction
Detected
water
content
Percentage
reduction
Proclear
Omafilcon
B
62 63,8 - - 59,4 4,39 NO
Acuvue
Moist
Etafilcon A 58 58,3 53,5 4,8 51,3 7 YES
BioTrue
Nesofilcon
A
78 79,1 - - 75,6 3,5 YES
Dailies
Aqua
Comfort
Nelfilcon A 69 70,4 63,4 7 62,8 7,6 YES
Air Optix
N&D
Lotrafilcon
A
24 31,7 - - 19,2 12,5 NO
Dailies
Total 1
Delefilcon
A
33 33,7 28,7 5 28,2 5,5 YES
Biofinity
Comfilcon
A
48 49 45,1 3,9 44,6 4,4 NO
Acuvue
Oasys with
Hydraluxe
Senofilcon
A
38 40 36,7 3,3 34,8 5,2 YES
Acuvue
Oasys with
Hydraclear
Senofilcon
A
38 40,7 37 3,7 34,8 5,9 YES
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180
Obsahvody[%]
Čas t [min]
Omafilcon B Etafilcon A Nesofilcon A Bioxifilcon A Nelfilcon A
Omafilcon A Somofilcon A Stenfilcon A Lotrafilcon A Lotrafilcon B
Delefilcon A Comfilcon A Senofilcon A with HydraLuxe Senofilcon A with Hydraclear
Drying kinetics of all measured lens materials
240 360
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 1
Obsahvody[%]
Čas t [min]
Omafilcon B Etafilcon A Nesofilcon A Bioxifilco
Omafilcon A Somofilcon A Stenfilcon A Lotrafilc
Delefilcon A Comfilcon A Senofilcon A with HydraLuxe Senofilco
Time t [min]
Watercontent[%]
Time t [min]
Watercontent[%]
132
Graph 6 shows the drying of Nelfilcon A contact lenses for individual wearers. The average
decrease in water content in 6 hours was 7.42% for this material, 5.14% in 4 hours. Wearer 2
wore lenses for 5 hours and had a 7.37% decrease in water content, while wearer 3 lost 4.47%
during the same wearing time.
Graph 6: Drying after wearing for several hours with Nelfilcon A (Dailies Aqua Comfort).
Conclusion
In my article, I focused on the swelling properties of contact lenses currently available on our
market. In the practical part, I compared the declared values of refractive indices and equilibrium
water content on a set of contact lenses with the values obtained by my own measurement.
Insignificant differences were found in the measured values in physiological saline and in distilled
water, when after storage in distilled water, the refractive index of most lenses decreased slightly,
which corresponded to a slight increase in water content.
The predetermined basic hypothesis 1 that the measured refractive indices correspond to the
declared ones was confirmed in 8 out of 14 materials. Higher deviations were mainly for ionic
materials.
When evaluating the calculated values of water contents, differences were recorded, the
highest difference was in the material Lotrafilcon A, namely 8.86% for the difference between the
declared and calculated water content in physiological solution. Here, the basic hypothesis was
confirmed that the calculated water contents correspond to the declared ones, for 9 out of 15
materials.
69,96 70,07 69,74 69,74 71,17 70,41 70,89 70,85 70,96 70,50 70,18 70,79 70,38
61,50 61,32 62,21 62,39
64,89 64,25 63,52
66,38 65,95 65,40 64,96 65,59 65,45
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
Wearer 1
(6 hod)
Wearer 1
(6 hod)
Wearer 1
(6 hod)
Wearer 1
(6 hod)
Wearer 5
(6 hod)
Wearer 5
(6 hod)
Wearer 2
(5 hod)
Wearer 3
(5 hod)
Wearer 3
(5 hod)
Wearer 1
(4 hod)
Wearer 1
(4 hod)
Wearer 4
(4 hod)
Wearer 4
(4 hod)
Watercontent[%]
Nelfilcon A
Fully swollen condition After wearing for several hours
133
When measuring the kinetics of air drying, hypothesis 3 was confirmed that contact lenses with
a higher water content dry slightly longer than lenses with a lower water content. At the same
time, it was confirmed that materials with internal wetting agent technology or anti-drying
treatment actually maintain the original hydration better than other materials.
On a small sample of wearers, hydrogel lenses were found to dry by an average of about 6% in
6 hours of wear, while silicone hydrogel lenses dry by about 7% in the same wearing time.
134
References
1. EFRON, Nathan, ed. Contact lens practice. Third edition. Edinburgh: Elsevier, 2018. 471 s.
ISBN 978-0-7020-6660-3.
2. MICHÁLEK, Jiří et al. Historie měkkých kontaktních čoček aneb jak to bylo doopravdy =
True History of Soft Contact Lenses. Chemické listy. 2018, roč. 112, č. 3, s. 143-147. ISSN
0009-2770.
3. PETROVÁ, Sylvie, MAŠKOVÁ, Zdeňka a JUREČKA, Tomáš. Základy aplikace kontaktních
čoček. 2. vyd., přeprac. a dopl. Brno: Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských
zdravotnických oborů v Brně, 2008. 219 s. ISBN 978-80-7013-470-2.
4. MICHÁLEK J., HOBZOVÁ, R., PŘÁDNÝ, M. a DUŠKOVÁ M. Hydrogels Contact Lenses. In:
OTTENBRITE, R., PARK, K. a OKANO, T. (eds). Biomedical Applications of Hydrogels
Handbook. Springer, New York, NY, 2010. s. 303-315. ISBN 978-1-4419-5918-8
5. Sborník přednášek: kurz kontaktologů II. teoretická část. 1. Praha: Česká kontaktologická
společnost, 1999, 95 s.
6. BENEŠ, Pavel, PETROVÁ, Sylvie, SOKOLOVÁ ŠIDLOVÁ , Jana, FORÝTKOVÁ , Lenka a
HOLOUBKOVÁ , Zuzana. Přehled biofyzikálních vlastností materiálů pro kontaktní čočky.
Brýle & móda. 2016, č. 3, s. 20‐22. ISSN 1804‐7866. Dostupné také z:
http://www.brylemoda.cz/UserFiles/3vyd2016/ODBORNIK%20RADI/20_22_prehled%
20vlas tnosti.pdf.
7. MICHÁLEK, Jiří. Parametry kontaktních čoček, [přednáška], Kladno: ČVUT FBMI,
21.5.2020.
8. KRČOVÁ, Zuzana. Kontaktní polymerní čočky I, Diplomová práce, VŠCHT Praha 1983
9. JIRÁSKOVÁ, Jana. Ověření platnosti vztahu mezi obsahem vody v gelu a jeho indexem lomu
na souboru vybraných kontaktních čoček s různým stupněm nabotnání, Bakalářská práce,
FBMI ČVUT 2017
10. SYNEK, Svatopluk. Kontaktní čočky. Učební texty pro studium optometrie. Brno, LF MUNI,
2009. 63 s. ISBN 80-7013-387-2. [online] [cit. 2020-11-16] Dostupné z:
https://is.muni.cz/do/1499/el/estud/lf/ps09/cocky/web/doc/kontaktni_cocky.pdf
11. BALÍKOVÁ , Jana. Biokompatibilita, silikon‐hydrogelové čočky a vliv hydratace na komfort
nošení. Česká oční optika. 2012, roč. 53, č. 3, s. 62-65. ISSN 1211-233X. Dostupné také z:
https://www.4oci.cz/dokumenty/pdf/4oci_2012_03.pdf.
135
Bc. Kamila Révayová, Ing. Petr Písařík, PhD.
Povrchové úpravy brýlových čoček
České vysoké učení technické v Praze, Fakulta biomedicínského inženýrství, Katedra
přírodovědných oborů
Anotace
Tento příspěvek se zabývá povrchovými úpravami brýlových čoček, zejména antireflexními,
absorpčními, reflexními a samočistícími vrstvami. Zaměřuje se na jejich důležité vlastnosti a
principy použití. V experimentu poté hodnotím vlastnosti komerčně dostupných brýlových čoček
a jejich povrchových úprav a čoček s vrstvou oxidu titaničitého (TiO2). Konkrétně pomocí měření
transmisivity a smáčivosti brýlových čoček.
Klíčová slova
Brýlová čočka, povrchové úpravy, transmisivita, smáčivost, samočistící povrchy
Úvod
Z našich šesti lidských smyslů je ten nejdůležitější právě zrak. Prostřednictvím zraku se
orientujeme v prostoru a komunikujeme, sledujeme okolní život, světlo, tmu či barvy. Přijímáme
díky němu minimálně 80 % okolních podnětů a dokud nezpozorujeme jeho výrazné zhoršení, je
zrak brán jako naprostá samozřejmost. Ke zlepšení kvality zraku nám slouží právě povrchové
úpravy brýlových čoček, které hrají velkou roli jak ve kvalitě zraku nositele, tak v jeho komfortu a
ochraně.
V tomto článku je v krátkosti shrnuta má bakalářská práce, ve které se, jak jsem již zmiňovala,
zabývám především povrchovými úpravami brýlových čoček. Okrajově se věnuji i tématu
materiálů, které se k výrobě brýlových čoček používaly dříve či v současnosti. Na základě rešerše
těchto témat byl proveden experiment, který shrnuje poslední sekce – hodnocení propustnosti a
smáčivosti brýlových čoček.
Materiály
Tato sekce pojednává o materiálech používaných k výrobě dřívějších i nynějších brýlových
čoček, tedy o materiálech minerálních a organických. Předpokládá se, že poprvé byly brýlové
136
čočky použity do brýlí na konci 13. století. Ty byly původně broušeny z křemenného krystalu,
který byl relativně drahý. Od tohoto materiálu se přešlo k materiálům levnějším a modernějším.1
Existuje pět hlavních materiálů, ze kterých se běžně brýlové čočky vyrábí – sklo (minerální
materiál), polymethylmethakrylát (dále jen PMMA), polykarbonát (PC), Columbia Resin (CR-39)
a tzv. vysokoindex (organické materiály).
Sklo je minerální (anorganický) materiál. Do této skupiny řadíme sklo korunové neboli
draselnovápenaté, které má Abbeovo číslo vyšší než 55 (nízkoindexové – n=1,52), a sklo flintové,
známé také jako draselnoolovnaté, s Abbeovým číslem nižším než 50 (vysokoindexové – n=1,5 až
1,9).2, 3, 4 Sklo je velmi odolné proti poškrábání a vyznačuje se vysokou pružností, která ale
nezajišťuje jeho pevnost. Nevýhodou je, že sklo je těžké a při poškození může ohrozit nositele.
Další nevýhodou je i vyšší tepelná vodivost než u plastů – tzn., že se sklo při přechodu z chladného
prostředí do teplejšího orosí. Proti tomu dnes už ale také jsou vyvinuty povrchové úpravy. Dnes
se používá k výrobě brýlových čoček převážně sklo korunové, které je opticky velmi podobné
CR-39.2, 4
Organické materiály, někdy označované jako plasty, lze rozdělit na termosety (po zahřátí
je lze vytvarovat, po zchlazení už nelze měnit jejich tvar) a termoplasty (lze je zahřívat a tvarovat
opakovaně).
CR-39 je termosetová pryskyřice původně vyvinutá pro vojenské účely (kokpity). Tento
materiál je lehký, odolný mechanicky i chemicky a chrání nositele lépe než sklo – po roztříštění
jsou „střepy“ větší a tupější. Hodnoty indexu lomu toho materiálu jsou 1,49 až 1,5 (standard je
1,498).1, 2, 5
Polykarbonát (PC) je velmi běžný termoplast, který byl opět vynalezen pro vojenské
účely (přilby letectva). Někdy je označován jako termoplastický kov kvůli jeho vysoké rázové
pevnosti. Je nejbezpečnější, má vysoký index lomu (1,586) a 100% UV ochranu. Je ale měkký, čímž
je náchylnější k poškrábání.2, 5
PMMA, lidově nazývaný jako plexisklo, je vysoce odolný termoplast. Tento materiál je
levný a vysoce transparentní, ale je měkký, tudíž náchylný k poškrábání. V dnešní době se pro
výrobu brýlových čoček nepoužívá. Index lomu PMMA je 1,49.6
Trivex je částečně zesítěný polyuretanový polymer, který disponuje nejlepšími
vlastnostmi jak termosetů, tak termoplastů. Má výborné optické vlastnosti (index lomu 1,532 a
Abbeovo číslo 43-45) a odolnost proti nárazu. Brýlové čočky z trivexu jsou tenké, lehké a mají
100% UV ochranu.2, 6, 7
Vysokoindexové materiály jsou ty s vyšším indexem lomu než 1,5 (nejvyšší hodnoty
indexu lomu jsou až 1,9). Vysokoindexovým materiálem může být sklo, polykarbonát či trivex.
Brýlové čočky z vysokoindexu jsou velmi ztenčené a mají 100% UV ochranu.6, 8
137
Povrchové úpravy
Běžné brýlové čočky se dnes často zušlechťují pomocí různých povrchových úprav za
účelem zlepšení jejich optických či mechanických vlastností – nebo obojího zároveň. Používají se
úpravy od antireflexních vrstev, přes barvení až po samočistící vrstvy – viz obrázek 1.
Obrázek 6: Systém povrchových úprav9
Tvrzení (HC) je dnes součástí všech plastových brýlových čoček (u skleněných většinou
není potřeba). Každodenním nepřítelem brýlových čoček je tření, ať už o jiné materiály či
prachové částice. Poškrábané brýlové čočky ruší jak kvalitu vidění, tak i kosmetický vzhled.
Tvrzení se nanáší na přední i zadní plochu brýlové čočky a zajišťuje vyšší odolnost proti
poškrábání i rozbití. Tato povrchová úprava však nezajistí 100% ochranu proti vnějším vlivům. 2,
9
Antireflexní vrstva (AR) má za úkol zajistit co nejvyšší propustnost a minimalizovat
odlesky. Při průchodu světla přední a zadní plochou čočky se odrazí asi 4 % světla – tzn. že asi jen
92 % projde až do oka. Zbytek paprsků může způsobovat odlesky.6 Antireflex se skládá většinou
z pěti a více vrstev, kdy se střídají indexy lomu těchto jednotlivých vrstev – funguje na principu
destruktivní interference.6, 9
Absorpční vrstva (barvení) se aplikuje na brýlové čočky za účelem snížení propustnosti
zvýšením absorpce. Tato úprava se používá k filtraci nadbytečného světla a (nejen) pro oči
nebezpečného slunečního UV záření. Protože minerální brýlové čočky absorbují veškeré UV-C
záření, barví se za účelem příjemnějšího vidění (menší oslnění).2, 10 Propustnost čočky lze
138
regulovat a její propustnost v běžných slunečních brýlích se nejčastěji pohybuje mezi 15 a 30 %.9,
11 Je nutné, aby sluneční brýle měly UV filtr, protože pak hrozí poškození očních struktur – zornice
za ztmavenou čočkou bude dilatovaná, a tudíž do oka prostupuje větší množství škodlivého záření.
Reflexní vrstva (HR) funguje přesně naopak než antireflexní. Jejím přídělem je zvýšení
povrchové reflektance a snížení transmisivity a transparentnosti.12 Převážná část záření
dopadajícího na čočku se odrazí a zbytek se absorbuje a přemění na vnitřní (tepelnou) energii.
Tyto vrstvy se obvykle aplikují na sportovní (lyžování, cyklistika, vodní sporty) a sluneční brýle či
na brýle sloužící k ochraně před lasery. Propustnost reflexních vrstev může také být
odstupňována – u minerálních čoček lze docílit 25, 50, ale i 75% propustnosti, u organických jen
25 až 35 %. Na rozdíl od antireflexní vrstvy, funguje tato vrstva na principu konstruktivní
interference.1, 2, 6
Samočistící vrstva zajišťuje, že je povrch čočky velmi hladký, čímž je méně
pravděpodobné usazení prachu či jakýchkoli jiných nečistot – tzn. čím hladší povrch brýlové čočky
je, tím lépe. Žádná vrstva bohužel nezajistí, že už si nositel brýlí nikdy nebude muset brýle čistit,
ale velmi to péči o ně zjednoduší. Nejčastěji se tato vrstva nanáší v kombinaci s AR vrstvou.10, 13
Tato vrstva funguje buď na principu hydrofobity či hydrofility, respektive smáčivosti.6 Povrch je
hydrofobní, je-li kontaktní úhel přisedlé kapky větší než 90°. Pokud je kontaktní úhel větší než
150°, jedná se o povrch superhydrofobní. Naopak je-li kapka přisedlá pod úhlem menším než 90°,
povrch je hydrofilní. Povrch je superhydrofilní v případě, je-li kontaktní úhel menší než 10°
(někdy se udává i 5°).13
Hydrofobní neboli vodoodpudivý povlak, je povlak bránící ulpívání nečistot. Funguje na
principu indického lotusu (lotosový efekt), kdy se kapičky vody odvalí z povrchu i s nečistotami.13
Principem této vrstvy je snížení adhezní síly mezi povrchem čočky a kapkou vody. Obecně je
vnitřní adheze kapky menší než adheze mezi povrchem čočky a kapkou, což znamená, že je povrch
smáčitelný – kapka se na povrch čočky přilepí a zůstane kulatá. Tuto vnitřní adhezi nelze změnit,
a proto se snažíme o snížení přilnavosti mezi kapkou a povrchem čočky právě přidáním
hydrofobní vrstvou. Kapka se poté na brýlovou čočku nepřilepí, ale ihned po kontaktu se odkutálí
– povrch bude nesmáčitelný.10, 14
Hydrofilita je opakem hydrofobity. Hydrofilní povrchy mají vysokou povrchovou energii
a jsou tedy obvykle silně přilnavé.6, 14 V tomto případě kapka na čočku dosedne a rozlije se. Tím
vytvoří na brýlové čočce tenký film, který se rychle odpaří.
139
Experiment
Cílem experimentu bylo zjistit, zda jednotlivé povrchové úpravy mají vliv jak na
transmisivitu, tak na smáčivost povrchu brýlové čočky. Zjišťovala jsem také, zda jsou námi
připravené vrstvy oxidu titaničitého dostatečně transparentní a zda nemají samočistící vlastnosti.
První část měření byla provedena na Fakultě biomedicínského inženýrství ČVUT
v laboratoři biomateriálů a nanotechnologií druhá část poté ve Fyzikálním ústavu AV ČR, kde byly
zmiňované vrstvy oxidu titaničitého připraveny metodou pulzní laserové depozice. Transmisivitu
jsem zjišťovala pomocí UV-VIS spektrofotometru UV-2600 (Shimadzu), kontaktní úhly jsem
zaznamenávala pomocí goniometru DSA100 od firmy Krüss (metodou přisedlé kapky). K měření
byly použity komerčně dostupné brýlové čočky nejčastěji od firmy Zeiss a Omega Optix a skla
s TiO2 vrstvami. Komerčně dostupné čočky se liší nejen typem povrchových úprav, ale také
optickou mohutností, indexem lomu či materiálem. Vrstvy oxidu titaničitého se liší „pouze“
depozičními podmínkami. Všechny čočky mi poskytla Fakulta biomedicínského inženýrství ČVUT
v Kladně.
Vrstvy TiO2
TiO2 neboli oxid titaničitý se běžně vyskytuje v přírodě, především v zemské kůře. Tento
přirozeně se vyskytující oxid titanu má tři formy – rutil, anatas a brookit. Je součástí mnoha našich
každodenních potřeb v podobě bílého barviva např. v zubní pastě, kosmetice, lécích, ale i
v potravinách. Oxid titaničitý je biokompatibilní levný polovodič s výbornou transmisivitou ve
viditelném a blízkém IR spektru, má vynikající povrchovou aktivitu vůči UV záření a je vysoce
chemicky stabilní. Znám je také díky svému vysokému indexu lomu s hodnotou 2,7.2, 15, 16
Vrstvy TiO2 je možné deponovat mnoha různými metodami (tepelně, plazmaticky,
iontovým svazkem). Měřené vzorky byly připraveny na substrát, v našem případě podložní sklo,
metodou PLD (Pulsní Laserová Depozice). Každá z vrstev byla připravena z terče oxidu
titaničitého na substrát za použití excimerového laseru o vlnové délce 248 nm v kyslíkové
atmosféře. Opakovací frekvence laseru byla 10 Hz s délkou pulzu 20 ns, s velikostí stopy na terči
9,75 mm2 a s hustotou energie na terči 2 až 3,6 J∙cm-2. Ke zlepšení kvality deponovaných vrstev
byl při depozici použit i radiofrekvenční výboj.
Pulsní laserová depozice je jedinečná depoziční technologie a je rozšířena poměrně krátce
– od konce 80. let. Metoda PLD byla popularizována především díky stechiometrickému přenosu
a jednoduchosti při počátečním nastavení a při výzkumu jakýchkoliv oxidových sloučenin. PLD je
sice poměrně finančně náročná, ale lze pomocí ní nadeponovat mnoho povrchů. Bohužel
neumožnuje jednoduše nadeponovat vrstvy na velké nebo tvarově složité vzorky. Dnes se tato
140
metoda používá k depozici izolátorů, polovodičů, kovů, polymerů či dokonce biologických
materiálů.17, 18 Jedná se o proces fyzické depozice par ve vakuovém systému. Laser, nejčastěji
excimerový, je zaměřen na terč, ze kterého je každým pulzem vypařeno či ablaováno malé
množství určité látky (např. TiO2). Tím se vytvoří plazmový obláček, který se poté zachytí na
substrát (např. podložní sklo) a vytvoří tenkou vrstvu. Depozice je ovlivněna mnoha faktory –
soubor těchto faktorů lze také nazvat depozičními podmínkami. Záleží jak na teplotě okolí, tak na
teplotě substrátu, tlaku plynu, na vzdálenosti substrátu a terče, na energii laseru a jeho vlnové
délce či na materiálových vlastnostech.16, 17, 18
Výsledky experimentu
Dnes nejběžněji používané brýlové čočky mají index lomu pohybující se v hodnotách od 1,45
do 1,60. Součástí prakticky všech dnešních čoček je tvrzení či antireflexní úprava – či obojí.
Antireflexní vrstvy mohou mít zbytkové reflexy ať už v klasické zelené barvě nebo v modré i
fialové a měly by propouštět záření až od vlnových délek vyšších než 350 nm. Připravené vrstvy
TiO2 taktéž (již od vlnové délky 340 nm).
Očekávalo se, že nejlepší, až 100% propustnost, budou mít brýlové čočky s antireflexní vrstvou,
což se mým měřením potvrdilo. Čočky s AR, popřípadě superAR vrstvou a čočky s úpravou
LotuTec (HC + AR + clean coat) měly transmisivitu ve viditelném spektru opravdu blížící se 100
% - obrázek 2. Úprava DuraVision s indexem lomu 1,5, která se skládá z tvrzení a antireflexu, měla
také téměř 100% transmisivitu - obrázek 2.
Obrázek 7: Graf transmisivity čoček s indexem lomu 1,50 2
Hned po těchto povrchových úpravách následují brýlové čočky s HMC úpravou (AR +
hydrofobní vrstva), jejichž propustnost se pohybovala kolem 98 % - obrázek 2. Měřené čočky
141
s vrstvou HMC se sice lišily materiálem (polymethylmethakrylát, plast a Trivex), ale propustnost
měly téměř stejnou. Jen u brýlových čoček z PMMA docházelo k interferenci.
Měřené tvrzené brýlové čočky neměly antireflexní úpravu, ale i přesto se jejich transmisivita
pohybovala relativně vysoko – okolo 90 % (obrázek 2). Na stejných hodnotách byla propustnost i
čoček s úpravou DuraVision BlueProtect, DriveSafe a Silver. Pro porovnání byla do měření přidána
i absorpční brýlová čočka DuraVision Sun, která má šedé zabarvení. Tato absorpční čočka má za
úkol absorbovat UV-C záření (vlnová délka 100-280 nm) a snižovat transmisivitu a tím i oslnění.
Brýlová čočka v tomto měření obstála výborně s transmisivitou v rozmezí od 14 do 64 % ve
viditelném světelném spektru.
K dokázání závislosti transmisivity na materiálu čočky jsem provedla měření čoček
z rozdílných materiálů (ale se stejným indexem lomu). Plastová čočka měla transmisivitu vyšší
než minerální, ale minerální propouštěla světlo ve větším spektru vlnových délek.
Připravené vrstvy TiO2 vykazovaly velikou interferenci a jejich transmisivita (obrázek 3) se
pohybovala v rozpětí od 50 do 90 %. Jednotlivé vrstvy se lišily depozičními podmínkami –
rozdílným tlakem O2 při depozici (udává množství TiO2 ve vrstvě), počtem pulzů laseru při
depozici (udává tloušťku vrstvy) a hustotou energie laseru na terči. Pokud by byly vrstvy silnější,
interference by se snížila či naprosto vymizela.
Obrázek 8: Graf transmisivity vrstev TiO2 lišících se počtem pulzů při depozici 2
Smáčivost vrstev oxidu titaničitého kolísala na přechodu hydrofobního a hydrofilního povrchu
– většina byla ale spíše hydrofobní (kontaktní úhel byl větší než 90°). Byla snaha o přípravu vrstev
s co největší transparencí, to se ale při měření bohužel ukázalo v rozporu s nízkými hodnotami
kontaktního úhlu. Vrstvy s nízkým kontaktním úhlem (pod 10°) jsou téměř neprůhledné, jako je
vidět v literatuře [16].
142
Naopak smáčivost běžně dostupných čoček se navzájem velmi lišila, a to díky rozdílným
povrchovým úpravám. Brýlové čočky s AR a HMC vrstvou měly povrch hydrofobní, byl tedy
naměřen kontaktní úhel větší než 90°. Na druhé straně čočky s tvrzením či úplně bez povrchové
úpravy měly povrch hydrofilní, tedy mají kontaktní úhel menší než 90°.
Transmisivita brýlových čoček tedy závisí na typu povrchových úprav, ale také na indexu lomu
daného materiálu. Naopak se měřením potvrdilo, že propustnost nezávisí na optické mohutnosti
brýlové čočky. Smáčivost, stejně jako transmisivita, hodně závisí na povrchové úpravě čočky.
Závěr
Cílem experimentu bylo zjistit, zda jednotlivé povrchové úpravy a parametry brýlových čoček
(index lomu, optická mohutnost) ovlivňují jejich transmisivitu a smáčivost. Dalším cílem bylo
zjistit, zda jsou připravené vrstvy TiO2 hydrofobní či hydrofilní. Z mého měření tedy vyplynulo, že
brýlové čočky s indexem lomu vyšším než 1,5 propouštějí záření od vyšších vlnových délek – mají
tedy vyšší UV ochranu. Nejvyšší transmisivitu vykazovaly čočky s AR úpravou, naopak nejnižší
transmisivitu měly čočky s tvrzením či zcela bez úprav. Transmisivita se lišila i u brýlových čoček
z rozdílných materiálů.
Experimentem jsem tedy dokázala, že transmisivita brýlových čoček závisí nejen na typu
zušlechťující úpravy, kterou je čočka opatřena, ale také na indexu lomu a na materiálu samotném,
což spolu úzce souvisí. Naopak jsem měřením zjistila, že propustnost nezávisí na optické
mohutnosti brýlové čočky. Smáčivost, stejně jako transmisivita, hodně závisí na povrchové úpravě
čočky. Zjistila jsem, že nejvíce smáčivé jsou čočky s tvrzením či naprosto bez úprav, naopak
nejmenší smáčivost měly brýlové čočky s antireflexem. Vrstvy oxidu titaničitého oscilovaly na
přechodu hydrofobního a hydrofilního povrchu. Žádná z měřených čoček neměla povrch
superhydrofobní (kontaktní úhel větší než 150°) ani superhydrofilní (kontaktní úhel menší než
10°). Je ale možné na již hydrofilní povrch brýlové čočky nanést tenkou vrstvu TiO2 a z již
hydrofilního povrchu tak vytvořit povrch superhydrofilní. Tyto vrstvy bývají ale bílé a téměř
neprůhledné, a proto je nutno dále hledat ideální vlastnosti pro přípravu vrstev, u kterých by bylo
dosaženo obou vlastností zároveň – vysoké propustnosti (a tím průhlednosti) a dokonalé
smáčivosti. Naše připravené vrstvy by sice zajistily lepší samočistící účinky, ale na úkor jejich
transmisivity, která byla bohužel horší.
143
Použitá literatura
1. MEISTER, D. a SHEEDY, J. E. Introduction to Ophthalmic Optics. 5. Carl Zeiss Vision, 2004.
2. RÉVAYOVÁ K. Povrchové úpravy brýlových čoček. Praha, 2021. Bakalářská práce. ČVUT v
Praze, FBMI.
3. JANČÍK, P. Optické materiály pro výrobu brýlových čoček. Brno, 2006.
4. ZEISS, C. Handbook of Ophthalmic Optics. 2. Německo, 1991.
5. RUBIN, M. L. Spectacles: Past, present, and future. Survey of Ophthalmology. 1986, 30(5),
321-327. ISSN 00396257. DOI: 10.1016/0039-6257(86)90064-0.
6. VESELÝ, P., ŠIMOVIČ, P., PETROVÁ, S., Konvenční a Free-Form technologie výroby
brýlových čoček, ed. 1., NCONZO Brno, 2014, 141 s., ISBN 978-80-7013-566-2.
7. BHOOTRA, A. K. Ophthalmic lenses. Jaypee Brothers,Medical Publishers Pvt. Limited,
2009. ISBN 9788184486049.
8. Manufacturing: Materials selection. Open Learn [online]. 1999 [cit. 2020-11-9]. Dostupné
z: https://www.open.edu/openlearn/science-maths-technology/design-
innovation/manufacturing/content-section-7.9
9. Essilor. Ophthalmic optics files. [online]. Coatings [online]. 2011 [cit. 2020-11-28]
Dostupné z: https://www.essiloracademy.eu/sites/default/files/10.Coatings.pdf
10. BÜYÜKYILDIZ, H. Z. Coatings and Tints of Spectacle Lenses. 2012, 11. DOI:
10.4274/tjo.42.52724.
11. BROOKS, C. W., BORISH, I. M. System for Ophthalmic Dispensing. 3. ButterworthHeinemann,
2006, 688 s. ISBN 9780702038914.
12. Highly Reflective Coatings. Edmund Optics: Worldwide [online]. [cit. 2020-12-7].
Dostupné z: https://www.edmundoptics.com/knowledge-
center/applicationnotes/optics/highly-reflective-coatings/
13. ALIOFKHAZRAEI, M., Wetting and Wettability, ed. 1, InTech, 2015, ISBN 978-953-51–
2215-9.
14. DAOUD, W. A. Self-Cleaning Materials and Surfaces: A Nanotechnology Approach. Spojené
Království: Chichester: John Wiley, 2013, 368 s. ISBN 978-1-118-65236-7.
15. PARRINO, F., PALMISANO, L. Titanium Dioxide (TiO₂) and Its Applications: A volume in
Metal Oxides. Elsevier, 2021. ISBN 978-0-12-819960-2.
16. REMSA, J. Příprava tenkých vrstev TiO2 pomocí PLD metody. Praha, 2009. Diplomová
práce. ČVUT v Praze, FJFI.
17. JELÍNEK, M. Laserová depozice tenkých vrstev pro biomedicínu. Praha, 2008. ČVUT FJFI.
18. EASON, R. (Ed.). (2006). Pulsed Laser Deposition of Thin Films, DOI:10.1002/047005212.
144
Bc. Kamila Révayová, Ing. Petr Písařík, PhD.
Surface treatment of spectacle lenses
Czech Technical University in Prague, Faculty of Biomedical Engineering, Department of Natural
Sciences
Abstract
This article deals with the surface treatment of spectacle lenses, especially anti-reflective,
absorbent, reflective and self-cleaning layers. The article focuses on their important properties
and principles of use. The experiment then evaluates the properties of commercially available
spectacle lenses and their surface treatments and lenses with titanium dioxide layer. Specifically
by measuring the transmissivity and wettability.
Keywords
Spectacle lens, surface treatments, transmissivity, wettability, self-cleaning surfaces
Introduction
Out of our six human senses, sight is the most important one. Sight helps us with orientation in
space and communication, with observing our surrounding life, light, darkness, or colours. Thanks
to sight, we receive at least 80 % of the surrounding stimuli and until we notice a significant
deterioration, sight is taken for granted. To improve the quality of vision, we use the surface
treatments, which play a large role both in the quality of the wearer’s vision and in its comfort and
protection.
This article briefly summarizes my bachelor’s thesis, in which, as I’ve already mentioned, I deal
mainly with the surface treatment of spectacle lenses. I also deal with the topic of materials that
were used to produce spectacle lenses in the past or in the present. Based on a research of these
topics, an experiment was performed – evaluation of permeability and wettability of spectacle
lenses. The experiment summarizes the last section of this article.
Materials
This section deals with materials used for the production of past and current spectacle lenses,
i.e. mineral and organic materials. It is believed that spectacle lenses were first used in spectacles
145
at the end of the 13th century. These were originally cut from a quartz crystal, which was
relatively expensive. From this material we switched to cheaper and more modern materials.1
There are five main materials from which spectacle lenses are commonly made – glass (mineral
material), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), Columbia Resin (CR-39) and the
so-called high index (organic materials).
Glass is a mineral (inorganic) material. This group includes crown or potassium calcium glass,
which has an Abbe number higher than 55 (low-index – n=1,52) and flint glass, also known as
potassium-lead glass, with Abbe number lower than 50 (high-index – n=1,5 to 1,9).2, 3, 4 Glass is
very scratch-resistant and is characterized by high flexibility, which does not ensure its strength.
The disadvantage is that the glass is heavy and can injure the wearer if damaged. Another
disadvantage is the higher thermal conductivity than in plastics – i.e. the glass gets dewy when
changing from a cold environment to a warmer one. To solve this problem, surface treatments
have been developed. Today, crown glass is used the most to produce spectacle lenses. Crown
glass is optically very similar to CR-39.2, 4
Organic materials, sometimes referred to as plastics, can be divided into thermosets (they can
be shaped after heating, after cooling they can’t be shaped again) and thermoplastics (they can be
heated and shaped repeatedly).
CR-39 is a thermosetting resin originally developed for military purposes (cockpits). This
material is light, resistant mechanically and chemically and protects the wearer better than glass
– after shattering, the “shards” are larger and duller. The refractive index values of this material
are 1,49 to 1,5 (the standard is 1,498).1, 2, 5
Polycarbonate is a very common thermoplastic, which was again invented for military
purposes (air force helmets). It is sometimes referred to as a thermoplastic metal due to its
strength. It is the safest, has a high refractive index (1,586) and 100% UV protection. But it is soft,
making it prone to scratches.2, 5
PMMA, also known as plexiglass, is highly durable thermoplastic. This material is cheap and
highly transparent, but it is soft and therefore prone to scratches. Today, it is not used for the
production of spectacle lenses. The refractive index of PMMA is 1,49.6
Trivex is a partially crosslinked polyurethane polymer that has the best properties of both
thermosets and thermoplastics. It has excellent optical properties (refractive index 1,532 and
Abbe number 43-45) and impact resistance. Trivex lenses are thin, light and have 100% UV
protection.2, 6, 7
High-index materials are those with a higher refractive index than 1,5 (the highest values of
the refractive index are up to 1,9). The high-index material can be glass, PC or trivex. High-index
lenses are very thin and have 100% UV protection.6, 8
146
Surface treatments
Today, conventional spectacle lenses are often refined with various surface treatments to
improve their optical or mechanical properties – or both. Modifications from anti-reflective layers,
through dyeing to self-cleaning layers are used – see Figure 1.
Figure 1: Surface treatment system9
Hard coat (HC) is now part of all plastic spectacle lenses (for glasses it is usually not needed).
Friction, whether of other materials or dust particles, is an everyday enemy of spectacle lenses.
Scratched spectacle lenses impair both the quality of vision and the cosmetic appearance. Hard
coat is applied to the front and back of the spectacle lens and provides higher resistance to
scratches and breakage. However, this surface treatment does not provide 100% protection
against external influences.2, 9
The purpose of the anti-reflective coating (AR) is to ensure the highest possible
transmittance and minimize glare. When light passes through the front and back surfaces of the
lens, about 4 % of the light is reflected – i.e. that only about 92 % pass to the eye. The rest of the
rays can cause glare.6 AR coating usually consists of five or more layers, where the refractive
indices of these individual layers alternate – it works on the principle of destructive
interference.6, 9
The absorbent layer (dyeing) is applied to the spectacle lenses to reduce permeability by
increasing the absorption. This treatment is used to filter excess light and (not only) dangerous
sunlight for the eyes. Because mineral spectacle lenses absorb all UV-C radiation, they are
147
coloured for more pleasant vision (less glare).2, 10 The permeability of the lens can be regulated
and its permeability in ordinary sunglasses is most often between 15 and 30 %.9, 11 It is necessary
for sunglasses to have a UV filter, because then there is a risk of damage to eye structures – the
pupil behind the darkened lens will be dilated, and therefore a greater amount of harmful
radiation penetrates into the eye.
The reflective layer (HR) works exactly the opposite of the antireflective layer. Its allocation
is to increase surface reflectance and reduce transmissibility and transparency.12 Most of the
radiation incident on the lens is reflected and the rest is absorbed and converted into internal
(thermal) energy. These layers are usually applied to sports glasses (skiing, cycling, water sports)
and sunglasses or to glasses used to protect against lasers. The transmittance of reflective layers
can also be graded – for mineral lenses it is possible to achieve 25, 50, but also 75% transmittance,
for organic only 25 to 35%. Unlike the anti-reflection layer, this layer works on the principle of
constructive interference.1, 2, 6
The self-cleaning layer ensures that the surface of the lens is very smooth, making it less likely
that dust or any other impurities will settle – i.e. the smoother the surface on the spectacle lens,
the better. Unfortunately, no layer will ensure that the wearer of the flasses will never have to
clean the glasses again, but it will greatly simplify their care. This layer is most often applied in
combination with the AR layer.10, 13 This layer works either on the principle of hydrophobicity or
hydrophilicity, or wettability.6 The surface is hydrophobic if the contact angle of the sessile drop
is greater than 90°. If the contact angle is greater than 150°, it is a superhydrophobic surface.
Conversely, if the droplet is seated at an angle of less than 90°, the surface is hydrophilic. The
surface is superhydrophilic if the contact angle is less than 10° (sometimes even 5°).13
A hydrophobic or water-repellent coating is a coating that prevents dirt from adhering. It
works on the principle of the Indian lotus (lotus effect), where water droplets roll off the surface
even with impurities.13 The principle of this layer is to reduce adhesive force between the lens
surface and the water drop. In general, the internal adhesion of the droplet is less than the
adhesion between the lens surface and the droplet, which means that the surface is wettable – the
droplet adheres to the lens surface and remains round. The internal adhesion cannot be changed,
so we try to reduce the adhesion between the drop and the lens surface just by adding a
hydrophobic layer. The drop will then not stick to the spectacle lens but will roll off immediately
after contact - the surface will be wettable.10, 14
Hydrophilicity is the opposite of hydrophobicity. Hydrophilic surfaces have a high surface
energy and are therefore usually highly adhesive.6, 14 In this case, the drop lands on the lens and
spills. This creates a thin film on the spectacle lens that evaporates quickly.
148
Experiment
The aim of the experiment was to determine whether the individual surface treatments
influence both the transmissivity and the wettability of the surface of the spectacle lens. I was also
investigating whether the titanium dioxide layers prepared by is are sufficiently transparent and
whether they are not self-cleaning.
The first part of the experiment was performed at the Faculty of Biomedical Engineering CTU
in the laboratory of biomaterials and nanotechnologies, the second part then at the Institute of
Physics AS CR, where the mentioned layers of titanium dioxide were prepared by pulsed laser
deposition. I determined the transmissivity using a UV-VIS spectrophotometer UV-2600
(Shimadzu), and the contact angles were recorded using a DSA100 goniometer from Krüss (sessile
drop method). Commercially available spectacle lenses, most often from Zeiss and Omega Optix,
and glasses with TiO2 layers were used for the measurement. Commercially available lenses differ
not only in the type of surface treatment, but also in optical power, refractive index, or material.
Titanium dioxide layers differ "only" by deposition conditions. All lenses were provided to me by
the Faculty of Biomedical Engineering of the Czech Technical University in Kladno.
TiO2 layers
TiO2 or titanium dioxide is commonly found in nature, especially in the earth's crust. This
naturally occurring titanium oxide has three forms - rutile, anatase and brookite. It is part of many
of our daily needs in the form of white dye, for example in toothpaste, cosmetics, medicines, but
also in food. Titanium dioxide is a biocompatible, inexpensive semiconductor with excellent
transmissibility in the visible and near IR spectrum, has excellent surface activity against UV
radiation, and is highly chemically stable. I am also known for their high refractive index of 2,7.2,
15, 16
TiO2 layers can be deposited by many different methods (thermal, plasma, ion beam). The
measured samples were prepared on a substrate, in our case a slide glass, by the PLD (Pulsed
Laser Deposition) method. Each of the layers was prepared from a titanium dioxide target on a
substrate using an excimer laser at a wavelength of 248 nm in an oxygen atmosphere. The
repetition frequency of the laser was 10 Hz with a pulse length of 20 ns, with a trace size on the
target of 9,75 mm2 and with an energy density on the target of 2 to 3,6 J∙cm-2. To improve the
quality of the deposited layers, radiofrequency discharge was also used during deposition.
Pulsed laser deposition is a unique deposition technology and has been widely used since the
late 1980s. The PLD method was popularized mainly due to stoichiometric transfer and simplicity
in the initial setup and in the research of any oxide compounds. Although PLD is relatively
149
expensive, it can be used to apply many surfaces. Unfortunately, it does not allow you to easily
deposit layers on large or complex samples. Today, this method is used to deposit insulators,
semiconductors, metals, polymers, or even biological materials.17, 18 This is a process of physical
vapor deposition in a vacuum system. The laser, most often an excimer, is focused on a target from
which a small amount of a certain substance (e.g. TiO2) is evaporated or ablated with each pulse.
This creates a plasma cloud, which is then attached to a substrate (e.g. a slide glass) and forms a
thin layer. Deposition is affected by many factors - a set of these factors can also be called
deposition conditions. It depends on both the ambient temperature and the temperature of the
substrate, the gas pressure, the distance between the substrate and the target, the energy of the
laser and its wavelength, or the material properties.16, 17, 18
Results of the experiment
Today, the most used spectacle lenses have a refractive index ranging from 1,45 to 1,60. Part
of virtually all lenses today is hard coat or anti-reflective treatment - or both. Anti-reflective layers
can have residual reflections in either classic green or blue or purple and should transmit
radiation from wavelengths higher than 350 nm. Prepared TiO2 layers also (from wavelength 340
nm).
It was expected that the best, up to 100% transmittance, would be spectacle lenses with an
anti-reflective coating, which was confirmed by my measurements. Lenses with AR or superAR,
layer and lenses with LotuTec treatment (HC + AR + clean coat) had transmissivity in the visible
spectrum close to 100% - Figure 2. DuraVision treatment with a refractive index of 1,5, which
consists of HC and AR layer, also had almost 100% transmissivity - Figure 2.
Figure 2: Graph of lens transmittance with a refractive index of 1,50 2
150
Immediately after these surface treatments, spectacle lenses with HMC treatment (AR +
hydrophobic layer) followed, whose permeability was around 98% - Figure 2. Measured lenses
with HMC layer differed in material (polymethyl methacrylate, plastic and Trivex), but they had
almost the same permeability. Only PMMA spectacle lenses interfered.
The measured hardened spectacle lenses did not have an anti-reflective treatment, but even
so, their transmissivity was relatively high - around 90% (Figure 2). The permeability of the lenses
with DuraVision BlueProtect, DriveSafe and Silver was at the same values. For comparison, an
absorbent DuraVision Sun spectacle lens, which has a gray color, was also added to the
measurement. The purpose of this absorbent lens is to absorb UV-C radiation (wavelength 100-
280 nm) and reduce transmissivity and thus glare. The spectacle lens withstood excellent
transmittance in the range of 14 to 64 % in the visible light spectrum in this measurement.
To prove the dependence of transmissivity on the lens material, I measured lenses from
different materials (but with the same refractive index). The plastic lens had a higher
transmissivity than the mineral, but the mineral transmitted light in a larger spectrum.
The prepared TiO2 layers showed a lot of interference and their transmissivity (Figure 3)
ranged from 50 to 90 %. The individual layers differed in deposition conditions - different O2
pressure during deposition (indicates the amount of TiO2 in the layer), the number of laser pulses
during deposition (indicates the layer thickness) and the energy density of the laser on the target.
If the layers were thicker, the interference would be reduced or eliminated.
Figure 3: Graph of transmissivity of TiO2 layers differing in the number of pulses during deposition2
The wettability of the titanium dioxide layers fluctuated at the transition of the hydrophobic
and hydrophilic surface - but most were rather hydrophobic (contact angle was greater than 90°).
There was an effort to prepare layers with the greatest possible transparency, but this
unfortunately turned out to conflict with the low values of the contact angle. Layers with a low
contact angle (below 10°) are almost opaque, as seen in the literature [16].
On the contrary, the wettability of commonly available lenses differed greatly from each other,
due to different surface treatments. Spectacle lenses with AR and HMC layer had a hydrophobic
0
20
40
60
80
100
200 300 400 500 600 700 800
TransmittanceT[%]
Wavelenght λ [nm]
TiO2 - 11
TiO2 - 18
TiO2 - 22
TiO2 - 23
151
surface, so a contact angle greater than 90° was measured. On the other hand, lenses with or
without hard coat had a hydrophilic surface, i.e. they have a contact angle of less than 90°.
The transmissivity of spectacle lenses therefore depends on the type of surface treatment, but
also on the refractive index of the given material. On the contrary, the measurement confirmed
that the transmittance does not depend on the optical power of the spectacle lens. Wettability, as
well as transmissivity, depends a lot on the surface finish of the lens.
Conclusion
The aim of the experiment was to determine whether the individual surface treatments and
parameters of spectacle lenses (refractive index, optical power) affect their transmissivity and
wettability. Another goal was to determine whether the prepared TiO2 layers are hydrophobic or
hydrophilic. Thus, my measurements showed that spectacle lenses with a refractive index higher
than 1,5 transmit radiation from higher wavelengths - so they have higher UV protection. The
highest transmissivity was shown by lenses with AR treatment, on the contrary the lowest
transmissivity was in lenses with hard coat or completely without adjustments. The
transmissivity also differed for spectacle lenses made of different materials.
Thus, I proved by experiment that the transmissivity of spectacle lenses depends not only on
the type of finishing treatment with which the lens is provided, but also on the refractive index
and on the material itself, which is closely related. On the contrary, I found out by measurement
that the transmittance does not depend on the optical power of the spectacle lens. Wettability, as
well as transmissivity, depends a lot on the surface finish of the lens. I found that the most wettable
are lenses with hardening or completely without adjustments, on the contrary, the least wettable
were spectacle lenses with anti-reflective coating. The titanium dioxide layers oscillated at the
transition of the hydrophobic and hydrophilic surfaces. None of the measured lenses had a
superhydrophobic (contact angle greater than 150°) or superhydrophilic (contact angle less than
10°) surface. However, it is possible to apply a thin layer of TiO2 to the already hydrophilic surface
of the spectacle lens and thus form a superhydrophilic surface from the already hydrophilic
surface. However, these layers tend to be white and almost opaque, so it is necessary to look for
ideal properties for the preparation of layers in which both properties would be achieved at the
same time - high permeability (and thus transparency) and perfect wettability. Our prepared
layers would provide better self-cleaning effects, but at the expense of their transmissivity, which
was unfortunately worse.
152
Sources
1. MEISTER, D. a SHEEDY, J. E. Introduction to Ophthalmic Optics. 5. Carl Zeiss Vision, 2004.
2. RÉVAYOVÁ K. Povrchové úpravy brýlových čoček. Praha, 2021. Bakalářská práce. ČVUT v
Praze, FBMI.
3. JANČÍK, P. Optické materiály pro výrobu brýlových čoček. Brno, 2006.
4. ZEISS, C. Handbook of Ophthalmic Optics. 2. Německo, 1991.
5. RUBIN, M. L. Spectacles: Past, present, and future. Survey of Ophthalmology. 1986, 30(5),
321-327. ISSN 00396257. DOI: 10.1016/0039-6257(86)90064-0.
6. VESELÝ, P., ŠIMOVIČ, P., PETROVÁ, S., Konvenční a Free-Form technologie výroby
brýlových čoček, ed. 1., NCONZO Brno, 2014, 141 s., ISBN 978-80-7013-566-2.
7. BHOOTRA, A. K. Ophthalmic lenses. Jaypee Brothers,Medical Publishers Pvt. Limited,
2009. ISBN 9788184486049.
8. Manufacturing: Materials selection. Open Learn [online]. 1999 [cit. 2020-11-9]. Dostupné
z: https://www.open.edu/openlearn/science-maths-technology/design-
innovation/manufacturing/content-section-7.9
9. Essilor. Ophthalmic optics files. [online]. Coatings [online]. 2011 [cit. 2020-11-28]
Dostupné z: https://www.essiloracademy.eu/sites/default/files/10.Coatings.pdf
10. BÜYÜKYILDIZ, H. Z. Coatings and Tints of Spectacle Lenses. 2012, 11. DOI:
10.4274/tjo.42.52724.
11. BROOKS, C. W., BORISH, I. M. System for Ophthalmic Dispensing. 3. ButterworthHeinemann,
2006, 688 s. ISBN 9780702038914.
12. Highly Reflective Coatings. Edmund Optics: Worldwide [online]. [cit. 2020-12-7].
Dostupné z: https://www.edmundoptics.com/knowledge-
center/applicationnotes/optics/highly-reflective-coatings/
13. ALIOFKHAZRAEI, M., Wetting and Wettability, ed. 1, InTech, 2015, ISBN 978-953-51–
2215-9.
14. DAOUD, W. A. Self-Cleaning Materials and Surfaces: A Nanotechnology Approach. Spojené
Království: Chichester: John Wiley, 2013, 368 s. ISBN 978-1-118-65236-7.
15. PARRINO, F., PALMISANO, L. Titanium Dioxide (TiO₂) and Its Applications: A volume in
Metal Oxides. Elsevier, 2021. ISBN 978-0-12-819960-2.
16. REMSA, J. Příprava tenkých vrstev TiO2 pomocí PLD metody. Praha, 2009. Diplomová
práce. ČVUT v Praze, FJFI.
17. JELÍNEK, M. Laserová depozice tenkých vrstev pro biomedicínu. Praha, 2008. ČVUT FJFI.
18. EASON, R. (Ed.). (2006). Pulsed Laser Deposition of Thin Films, DOI:10.1002/04700521
153
Bc. Adriana Supová, doc. Mgr. Pavel Beneš, Ph.D.
Zrakový trénink sportovců a jeho vliv na sportovní výkon
Katedra optometrie a ortoptiky, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita Brno
Anotace
Práce se zabývá tréninkem vizuálního systému zaměřeného na sportovce. V první části této
práce je teoreticky popsáno hodnocení vizuálních schopností u sportovců, jednotlivé zrakové
dovednosti důležité pro různé druhy sportovních aktivit. Jako další je vysvětlení metodiky
výzkumu, ukázka z naměřených dat u 2 sportovců je popsána v části poslední.
Klíčová slova
Vizuální optometrie, okohybné svaly, sport
Dnešní sport je o rychlosti a vyhodnocení dané situace. Pokud hráčovy oči nejsou schopny – ať
už z důvodů ostrosti, nebo špatné koordinace očí, přesně zaměřit na co se dívají, je mozek nucen
k opravným pohybům oka. To vede k pozdní reakci a rovněž potřebě vykonávat další pohyb těla.
Sportovní výkon je náročný jak pro celé tělo, tak i pro oči. V poslední době se kvalitní sportovci
více zaměřují nejen na fyzickou stránku, ale i na trénink kognitivních funkcí a s tím spojené
vnímání zrakem.
Zrakový vjem má za následek aktivaci svalů celého těla, jak řekl legendární fotbalový trenér
Blanton Collier: „Oči vedou tělo.“ Zrak poskytuje sportovcům informaci o tom, kde se nacházejí,
dále velikost, rychlost, vzdálenost, polohu jak svou vlastní, tak spoluhráče či předmětu. Hbitost
hráče nemůže být maximální pokud, není vizuální informace dostatečně rychlá a přesná.
Mezi prvky vizuálního systému hodnotící se u sportovců řadíme ostrost, motorickou, složku a
zpracování informací. 2
Hodnocení vizuálních dovedností ve sportu
Každý sport má různé vizuální požadavky. Například dynamické sporty, jako fotbal nebo
basketbal, zatěžují zrakový systém jiným způsobem na rozdíl od sportovní střelby nebo
horolezectví.
Při hodnocení vizuálního systému rozdělujeme schopnosti na statické a dynamické. Statická
složka je ta, kde je zrakový podmět nehybný, typické pro sporty jako lukostřelba, střelba na cíl,
golf, ale i hod na koš v basketbalu či míření na bránu ve fotbalu nebo hokeji. Dynamická část
154
zahrnuje zpracování zrakové informace v pohybu, pro většinu sportů je tato část typická a
prioritní.
Udržení pozornosti je důležitá část hodnotící se u sportovců. Délka hry je v mnoha sportech
delší než 2 hodiny. Při sportovních výkonech jako je například horolezectví, je nucen jedinec
udržovat neustálou pozornost až několik hodin.
Kontrastní citlivost, posuzování jemných rozdílů kontrastu je běžným vizuálním úkolem ve
sportu. Kontrast může být ovlivněn změnou osvětlení v budovách, či změnou počasí venku. Dále
může být kontrast ovlivněn stíny, oslněním, stavem povrchu či pozadím. Navíc kontrast objektu
se automaticky snižuje, jestliže je v pohybu.
Odhad vzdálenosti a velikosti, hodnotíme schopnost odhadnutí velikosti vizuálního cíle, jeho
rychlost a pozorovací vzdálenost. Za tímto účelem se hodnotí vizuální potřeby pro jednotlivé
sporty, ale i pro jednotlivé pozice ve sportu. Například hokejový puk, je daleko menší a pohybuje
se větší rychlostí z větší vzdálenosti než basketbalový míč. Dále budou pro hokejového brankaře
rozdílné nároky na zrakový systém než pro útočníka ve stejném sportu.
Reakční čas je doba, kterou má sportovec na vyhodnocení dané situace a správné reakci. Hráč
v baseballu má 250 ms na zpracování vizuální informace a správné reakci, než nahozený míč
doletí na jeho baseballovou raketu. S tím souvisí další zrakové schopnost sportovce nazývaná jako
rychlost přeostření dálka/blízko. Tato dovednost je daná pomocí akomodačního systému oka,
jeho schopností rychle zaostřit na předměty v různých vzdálenostech.
Hloubkové vidění je další aspekt k posouzení vzdálenosti, kde přesně v prostoru se předmět
nachází vůči sportovci samému, ostatním hráčům či předmětům, trajektorii, po které se pohybuje
apod.
Dále hodnotíme velikost zorného pole, vestibulární systém/balanc, koordinaci oko-noha, okoruka,
úhly pohledu. 1
Metodika výzkumu
Tento výzkum se zabývá vizuálním tréninkem sportovců různých druhů sportů, jejich
6měsíčním tréninkovým programem, vyhodnocením a posouzením jeho účinnosti na zrakový
systém a jeho vliv a výkon sportovce.
U jedinců jsou měřena data statická i dynamická. Statická data jsou ostrost vidění, motilita,
maximální bod konvergence, vergenční a akomodační flexibilita, AC/A poměr, fúzní rezervy,
rozsah zorného pole.
Dynamická data jsou měřena pomocí počítačového programu Senaptec. Jsou zde zaznamenány
hodnoty citlivosti na kontrast, rychlost přeostření dálka/blízko, odhad vzdálenosti, reakční čas,
předvídavost, hloubkové vidění.
155
Měření probíhá jednou měsíčně po dobu šesti měsíců. Při každé kontrole jsou všechna data
opět změřeny, jsou zaznamenány změny a následně je určen trénink na další měsíc. Sportovec má
za úkol tento trénink vykonávat každý den, po dobu alespoň 15 min.
Obrázek 9 Senaptec senzory station 3
Výsledky
1. Basketbalista 24 let. Zraková ostrost byla pomocí korekce KČ dosažena na 100 %.
Sportovec subjektivně popisuje problémy s únavou, bolestí hlavy, neschopností
soustředit se delší dobu. Po vstupním vyšetření byly zjištěny zrakové nedostatky jak
v statické části, tak i v dynamické.
156
Tabulka 3 vstupní hodnoty vizuálního systému
statika dynamika
Akomodace P (43%)
Akomodace L (45%)
Akomodace bino (55%)
Odhad vzdálenosti (17%)
Vergenční flexibilita (20%) Rychlost přeostření D/B (30%)
Fúzní rezervy divergence (25%)
Fúzní rezervy divergence (70%)
Předvídavost (38%)
Motilita P (70%)
Motilita L (70%)
Sledování více objektů (8%)
Maximální bod konvergence
(90%)
Reakční čas (65%)
Graf 1 Statická data Basketbalista
157
Graf 2 Dynamická data Basketbalista
U sportovce proběhly zatím 3 měsíce tréninkového plánu, můžeme pozorovat zlepšení:
 Vergenční flexibility o 5 %
 Motilita 30 %
 Akomodace P o 37 %
 Akomodace L o 19 %
 Fúzní rezervy divergence o 45 %
Zlepšení proběhlo i v části dynamické
 Odhad vzdálenosti o 17 %
 Rychlost přeostření dálka/blízko 34 %
 Předvídavost 26 %
 Sledování více objektů 44 %
 Reakční čas 12 %
Zlepšení můžeme pozorovat již po prvním měsíci tréninku, další zlepšení již nastává pozvolně.
2. Hokejový brankář 21 let. Zraková ostrost je u sportovce 100 % naturálně. Po
vstupním vyšetření naměřeny nedostatky jak v části statické i dynamické. Subjektivně
sportovec udává neschopnost udržení pozornosti na pohybující se puk.
158
Tabulka 4 vstupní hodnoty vizuálního systému
statika dynamika
Akomodace P (20%)
Akomodace L (15%)
Akomodace bino (12%)
Odhad vzdálenosti (23%)
Vergenční flexibilita (8%) Rychlost přeostření D/B (1%)
Fúzní rezervy divergence (30%)
Fúzní rezervy divergence (70%)
Předvídavost (12%)
Motilita P (70%)
Motilita L (70%)
Sledování více objektů (11%)
Maximální bod konvergence
(60%)
Reakční čas (65%)
Graf 3 Statická data Hokejový brankář
159
Graf 4 Dynamická data Hokejový brankář
Sportovec zatím absolvoval 2měsíční trénink, procentuální zlepšení vyplívá z grafů.
Statická data:
 Vergenční flexibilita 25 %
 Akomodace P 18 %
 Akomodace L 40 %
 Akomodace bino 48 %
 Fúzní rezervy divergence 18 %
Dynamická data:
 Odhad vzdálenosti 60 %
 Rychlost přeostření dálka/blízko 57 %
 Předvídavost 30%
 Sledování více objektů 56 %
 Reakční čas 21 %
Je zaznamenán pozitivní výsledek ve všech měřeních. Sportovec hodnotí subjektivně menší
únavu a celkové zlepšení soustředěnosti. Je motivován v programu pokračovat.
160
Závěr
Zrakový trénink je metoda, jak zlepšit zrakové funkce. Cvičením se nemění dioptrie, ale
funkčnost oka, u vrcholového sportovce toto zlepšení může mít za následek posílení schopností
při výkonu. Lze vymyslet stovky tréninkových kombinací, ale je nutno se tréninku očí věnovat
dlouhodobě a denně pro dosažení správných výsledků.
161
Použitá literatura
1. Erickson G. Sports Vision: Vision Care for the Enhancement of Sports Performance. St.
Louis, MO, USA: Elsevier; 2022.
2. Knudson D, Darlene A, Kluka A. The Impact of Vision and Vision Training on Sport
Performance. Journal of Physical Education Recreation & Dance. 2013.
3. Senaptec Sensory Station. Bernell Corporation.
https://www.bernell.com/product/SSS50/Software. Accessed May 9, 2021.
4. Hoffmanová B. NEUROVIZUÁLNÍ TRÉNINK SPORTOVCŮ. Digitální repozitář Univerzity
Karlovy. 2020. https://dspace.cuni.cz/handle/20.500.11956/121811. Accessed 2021.
162
Bc. Adriana Supová, doc. Mgr. Pavel Beneš, Ph.D.
Vision training of athletes and its effect on sports performance
Department of Optometry and Orthoptics, Faculty of Medicine, Masaryk University in Brno
Abstract
The work deals with the training of a visual system focused on athletes. The first part of this
work theoretically describes the evaluation of visual abilities in athletes, individual visual skills
important for different types of sports activities. Next is an explanation of the research
methodology, an example of the measured data in 2 athletes is described in the last part.
Key words
Visual optometry, sport, athletes, visual training
Nowadays sport is about the fast and evaluated situation in time. If athletes´ eyes are not able
to concentrate – due to clarity or motility strait to the subject, their brain has to make repair eye
movements. Its results into later reaction.
Sports performance is difficult for all body and also for eyes. Today top athletes train next to
physical condition also cognitive functions associated with visual perception.
Visual perception activated all body muscles, how to say legendary football coach Blanton
Collier „The eyes lead the body.“ Vision gives athletes information about time, space, fast, distance,
thein body's position and position each other. The agility can´t be maximal if the visual
information isn´t fast and accurate enough.
Visual task analysis in sport are visual clarity, motoric part and information processing.2
Visual task analysis in sports
Each sport has different visual requests. For example, dynamic sports such as football or
basketball are different for vision then shooting.
In the evaluated visual system in athletes, we divided it into static and dynamic visual skills.
Static task demands are those in which the visual information is stationary. Sport activities
with static task demands include archery, golf, free penalty shots on goal in soccer or hockey...
Dynamic task demands are those in with visual information is in motion.
Sustaining demands evaluate the athlete's length of concentration. In many sports, there is
the game time more than two hours.
163
Contrast level, can be affected by changing illumination levels produced by weather, artificial
illumination, shadows, glare… The contrast decreases as soon as the object is in motion.
Target size, there is analysis the ability the ability to determine the size, distance and speed of
an object.
Reaction time, during this time athlete, must react to the situation. A baseball player has
250 ms to process visual information and make correct body moving.
Far near quickness is processed by the accommodation system. It is the ability to focus on
objects in different positions.
Depth perception is the localization of object in space.
We also evaluate the size of the field of view, vestibular system / balance, eye-foot
coordination, eye-hand, angles of view. 1
Research Methodology
Research deals with the 6-months visual training programme. The plan is to measure at least
15 to 20 athletes from different sports. Analyse and evaluate efficient visual training to the visual
system and its sport performance.
In athletes are measured static and dynamic data. Static data are visual clarity, motility,
maximal point of convergence, vergence and accommodation flexibility, fusion.
Dynamic data are measured by the computer programme Senaptec. There is contrast
sensitivity, Near far quickness, depth perception, reaction time, perception span, multiple object
tracking.
The analysis of the result takes place every month, and a new training is applied every month.
The training takes athletes 15 minutes every day.
164
Figure 10 Senaptec sensory station 3
Results
1. Basketball player, visual clarity with contacts lens is 100%. The player subjectively
describes tiredness, headache, lack of concentrations.
Tab. 5 data at first measurement
Static Dynamic
Accommodation R (43%)
Accommodation L (45%)
Accommodation bino (55%)
Depth perception (17%)
Vergence flexibility (20%) Near far quickness (30%)
Fusion positive (25%)
Fusion negative (70%)
Perception Span (38%)
Motility R (70%)
Motility L (70%)
Multiple object tracking (8%)
Maximal point of convergence
(90%)
Reaction time (65%)
165
Graf 2 Danymic data Basktball player
There was 3-months visual training programme, percentage improvement is:
Static data:
Graf 1 Static data Basktball player
166
 Vergence flexibility 5%
 Motility 30%
 Accommodation R 37%
 Accommodation L 19%
 Fusion negative 45%
Dynamic data:
 Depth perception 17%
 Near far quickness 34%
 Perception Span 26%
 Multiple objects tracking 44%
 Reaction time 12%
2. Hockey goalkeeper has the visual clarity research 100% naturally. There is a problem
with the visual fixation of a moving object.
Tab 6 data at first measurement
Static Dynamic
Accommodation R (20%)
Accommodation L (15%)
Accommodation bino (12%)
Depth perception (23%)
Vergence flexibility (8%) Near far quickness (1%)
Fusion positive (30%)
Fusion negative (70%)
Perception Span (12%)
Motility R (70%)
Motility L (70%)
Multiple object tracking (11%)
Maximal point of convergence
(60%)
Reaction time (65%)
167
Graf 3 Static data Hockey goalkeeper
Graf 3 Dynamic data Hockey goalkeeper
There was 3-months visual training programme, percentage improvement is:
Static data:
 Vergence flexibility 25%
 Accommodation R 18%
168
 Accommodation L 40%
 Accommodation bino 48%
 Fusion negative 18%
Dynamic data:
 Depth perception 60%
 Near far quickness 57%
 Perception Span 30%
 Multiple objects tracking 56%
 Reaction time 21%
A positive result is recorded in all measurements. Athlete He is motivated to continue the
program.
Conclusion
Visual training is a method of improving visual function. Exercise does not change the dioptre,
but the functionality of the eye; in a top athlete, this improvement can result in enhanced
performance abilities. Hundreds of training combinations can be made, but it is necessary to
devote yourself to eye training for a long time and daily to achieve the right results.
169
Resources
1. Erickson G. Sports Vision: Vision Care for the Enhancement of Sports Performance. St.
Louis, MO, USA: Elsevier; 2022.
2. Knudson D, Darlene A, Kluka A. The Impact of Vision and Vision Training on Sport
Performance. Journal of Physical Education Recreation & Dance. 2013.
3. Senaptec Sensory Station. Bernell Corporation.
https://www.bernell.com/product/SSS50/Software. Accessed May 9, 2021.
4. Hoffmanová B. NEUROVIZUÁLNÍ TRÉNINK SPORTOVCŮ. Digitální repozitář Univerzity
Karlovy. 2020. https://dspace.cuni.cz/handle/20.500.11956/121811. Accessed 2021.
170
Bc. Eliška Vítková, Mgr. Petr Veselý, DiS., PhD.
Řešení potíží spojených s aniseikonií
Katedra optometrie a ortoptiky, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita Brno
Anotace
Příspěvek se zabývá aniseikonií a s ní spojenými subjektivními příznaky. Nejprve je
v příspěvku zmíněna teorie aniseikonie – její souvislost s anisometropií, příčiny vzniku
aniseikonie, projevy a důsledky na vidění, následně i způsoby korekce aniseikonie. V druhé části
příspěvku se věnuji svému výzkumu, který je zaměřen na zjištění stupně aniseikonie a řešení
subjektivních potíží anisometropů.
Klíčová slova
Aniseikonie, anisometropie, velikost obrazu na sítnici, symptomy, size-lens, Aniseikonia
Inspektor.
Aniseikonie
Termín aniseikonie značí existenci nestejně velkých obrazů na sítnicích obou očí. Příčinou bývá
rozdílná refrakce pravého a levého oka, tzv. anisometropie. Každých 0,25 D anisometropie
představuje 0,5% rozdíl ve velikosti sítnicových obrazů. Anisometropie o velikosti 2,5 až 3 D, tedy
5-6% rozdíl velikosti retinálních obrazů, je obvykle hranicí pro binokulární vidění. Hlavním
důsledkem aniseikonie jsou pak subjektivní potíže vyvolané narušením binokulárního vidění. 1
S fyziologickou aniseikonií se setkáváme při asymetrické konvergenci pozorováním
předmětu ležícího stranou. Krom toho se dělí aniseikonie statickou nebo dynamickou. Statická
aniseikonie hodnotí skutečný rozdíl ve velikosti obrazů mezi očima. Míra dynamické
aniseikonie je pak určena rozdílem v indukované forii, která je způsobena pohledem do různých
směrů přes anisometropickou korekci. 2,3
Aniseikonie, kterou doprovází průvodní symptomy, je označována jako klinicky významná
aniseikonie.3 Mezi nejčastější subjektivní příznaky aniseikonie patří zejména bolest hlavy, bolest
za očima, citlivost na světlo, distorze obrazu, dvojité vidění, potíže při čtení, nervozita, závratě
a nevolnost, celková únava a malátnost. U závažnějších stupňů aniseikonie může dojít také
k útlumu jednoho oka.4 Tyto klinické projevy aniseikonie jsou převážně důsledkem snahy fúzovat
obrazy narušené stereopse. 1
171
Korekce se zaměřuje na statickou aniseikonii vyskytující se při pohledu přímo vpřed.
Principem je odstranění rozdílu ve velikosti sítnicových obrazů. Ideálním řešením by byla plná
korekce obou očí, která však u vyšších stupňů aniseikonie není možná. Důvodem jsou vady
brýlových čoček, které mění velikost obrazu a navozují různý prizmatický účinek při pohledu
mimo optický střed korekčního skla. Proto se jako lépe snášenlivým řešením nabízí silnější oko
vykorigovat plně a oko více ametropické na úkor vízu podkorigovat. Ke korekci aniseikonie lze
použít také kontaktní čočky, u kterých je eliminován prizmatický účinek přítomný u brýlových
skel. Jako další varianta se nabízí kombinace kontaktních a brýlových čoček. Možností jsou také
anisodistanční brýle, jež mají korekční skla umístěná v různé vzdálenosti od oka. Poslední
variantou korekce je refrakční chirurgie. 1,2,5
Výzkum
Ve svém výzkumu se věnuji měření stupně aniseikonie a subjektivním potížím anisometropů.
Za cíle výzkumu jsem si vymezila následující. Pomocí objektivní a subjektivní refrakce zjistit
velikost anisometropie vyšetřovaného. Poté s použitím dotazníku jistit, zda pacient pociťuje
některé ze subjektivních potíží anisometropů a ověřit jeho platnost. Dalším cílem je sledovat, zda
dochází při použití size-lens ke snížení aniseikonie a k ústupu subjektivních potíží.
Pro svůj výzkum jsem si stanovila tři hypotézy.
Hypotéza 1
 Subjektivní potíže u anisometropie se zvyšují s velikostí aniseikonie.
Hypotéza 2
 Při použití size-lens s vlastním zvětšením 1-5 % bude dosaženo snížení aniseikonie.
Hypotéza 3
 Při použití size-lens s vlastním zvětšením 1-5 % dojde k ústupu subjektivních potíží.
Metodika výzkumu
Nejdříve je na základě dotazníku zhodnocen výskyt subjektivních potíží spojených
s aniseikonií daného probanda. Pomocí objektivní a subjektivní refrakce je zjištěna velikost
anisometropie. Za použití počítačového softwaru Aniseikonia Inspektor je změřena aniseikonie
s habituální korekcí do dálky. U pacientů, u nichž byl zjištěn určitý stupeň aniseikonie, je usilováno
o potlačení velikosti aniseikonie pomocí size-lens. Následně je ověřen ústup subjektivních potíží
pomocí dotazníku. Všechna data jsou matematicky zpracována v Microsoft Excel a porovnána
s výzkumy na stejné téma.
172
K vyšetření objektivní refrakce používám DNEye Scanner od firmy Rodenstock. Měření
velikosti aniseikonie je provedeno počítačovým softwarem Aniseikonia Inspektor. Dalšími
pomůckami nezbytnými k vyšetření jsou červeno-zelený filtr a size-lenses s vlastním zvětšením
1-5 %. Při sestavování dotazníku jsem vycházela z rozsáhlé studie Bannona a Thrillera zabývající
se touto problematikou. 4
Obrázek 11: Dotazník ke zjištění přítomnosti symptomů spojených s aniseikonií
Měřený vzorek
Probandi mé výzkumné části jsou zejména studenti naší katedry Optometrie a ortoptiky LF
MUNI, dále pak klienti oční optiky Naome v Uherském Hradišti. Měření se zúčastnilo celkem 15
probandů. Vyšetřovaný soubor je dle pohlaví rozložen na 13 žen a 2 muže s průměrným věkem
23 let.
Kritériem pro zařazení do výzkumu byla anisometropie ≥ 0,75 D.
Rozložení jednotlivých symptomů přítomných mezi probandy znázorňuje graf 1. Nejčastěji
byly v dotaznících uvedeny bolesti hlavy, bolesti očí a citlivost na světlo.
173
Výsledky
Naměřené hodnoty potvrzují všechny tři hypotézy.
První hypotéza byla vyhodnocována pomocí bodového skóre, kdy za každý přítomný
symptom byl udělen 1 bod. Maximální možný počet bodů byl tedy 10, minimální 0 bodů. Toto
bodové skóre bylo následně v závislosti na velikosti anisometropie vyneseno do grafu. Grafické
znázornění je podloženo i výpočtem korelačního koeficientu: R = 0, 67. Ze spojnice trendu grafu
a hodnoty korelačního koeficientu je patrné, že s rostoucí anisometropií roste množství
přítomných symptomů. Hypotéza je tedy potvrzena.
Druhá hypotéza. U 12 případů size-lens odpovídající hodnoty potlačila velikost aniseikonie –
z toho u 8 probandů došlo k potlačení aniseikonie na nulovou úroveň a u 4 probandů nastalo
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Početosob
Symptomy spojené s aniseikonií
Graf 1: Smyptomy probandů s habituální korekcí
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75
Množstvísymptomůspojenýchsaniseikonií
Velikost anisometropie [D]
Graf 2: Vliv velikosti anisometropie na přítomnost
subjektivních symptomů
174
snížení velikosti aniseikonie. U 3 vyšetřovaných se velikost aniseikonie nezměnila. Ke zvýšení
velikosti aniseikonie nedošlo u žádného jedince. Celkově tedy bylo dosaženo při použití sizelenses
snížení aniseikonie u 80 % testovaných. Hypotéza je tak potvrzena.
Poslední část výzkumu byla zaměřena na potlačení symptomů prostřednictvím size-lens
odpovídající hodnoty. Vyhodnocení probíhalo rovněž pomocí bodového skóre, kdy byl za každý
stále trvající symptom udělen 1 bod. Průměrné bodové skóre s habituální korekcí vyšlo 4,65.
Průměrné bodové skóre po použití size-lens 2,07. Použitím size-lens se průměrné bodové skóre
snížilo o více než polovinu. Lze tedy konstatovat, že při použití size-lens dochází k ústupu
subjektivních potíží spojených s aniseikonií. Třetí hypotéza je tak rovněž potvrzena.
Diskuse
Záměrem tohoto výzkumu bylo prokázat závislost velikosti aniseikonie na množství
přítomných symptomů a získat určitý přehled o tom, které ze subjektivních příznaků pacienti
s aniseikonií pociťují nejčastěji. Dalším cílem bylo ověřit vliv size-lesnses na snížení velikosti
aniseikonie a ústup subjektivních potíží anisometropů.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
zvětšení zmenšení bez změny
Početanisometropů
Graf 3: Vliv size-lenses na změnu aniseikonie
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
habituální korekce size‐lens + habituální korekce
Bodovéskóre
Graf 4: Četnost symptomů
175
Studii zabývající se snížením velikosti aniseikonie pomocí size-lens popisuje ve své diplomové
práci Běhounková.6 Zjišťovala, zda lze alespoň u poloviny jedinců předřazením size-lenses zcela
potlačit aniseikonii. K měření používala software Aniseikonia Inspektor. Použití size-lens čoček
odpovídající hodnoty vedlo u 62 % jedinců k potlačení aniseikonie na nulovou úroveň. V mé studii
došlo k potlačení aniseikonie u 80 % vyšetřovaných, z čehož na nulovou úroveň u 53 % případů.
Snížením přítomných symptomů prostřednictvím size-lenses se zabývá Kwon a kol.7 Cílem
studie bylo prokázat zlepšení stereoskopického vidění a subjektivních příznaků aniseikonie při
použití size-lens čoček. Velikost aniseikonie byla měřena prostřednictvím Awaya Aniseikonia
testu a subjektivní příznaky byly zjišťovány pomocí dotazníku. K vyšetření stereoskopického
vidění byl použit Random dot stereotest. Předřazením size-lens se zlepšilo stereoskopické vidění
a zmírnily se příznaky astenopie. V případě mé studie použitím size-lens došlo rovněž k potlačení
subjektivních potíží spojených s aniseikonií.
Závěr
Subjektivní příznaky vnímají anisometropové v běžném životě téměř nepřetržitě. Hlavní
snahou korekce aniseikonie je zvýšení zrakové ostrosti, zajištění kvalitního binokulárního vidění
a odstranění pacientových potíží vyvolaných aniseikonií. Tolerance aniseikonie je však zcela
individuální. Není samozřejmě pravidlem, že závisí pouze na velikosti rozdílu refrakce mezi
pravým a levým okem vyšetřovaného. Na celkovém vjemu se podílí se také druh anisometropie,
věk pacienta, schopnost fúze, množství přítomných symptomů a taky psychika jedince. 5 Všechny
tyto aspekty je třeba prát v potaz a ke každému jedinci přistupovat komplexním přístupem.
176
Použitá literatura
1. Anton M. Refrakční vady a jejich vyšetřovací metody. Vyd. 3., přeprac. Brno: Národní
centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů; 2004.
2. Anton M. Problematika anizometropie. Česká oční optika. 2006; 47(3): 16-19. Accessed
April 20, 2021.
3. Aniseikonia. Ento Key: Fastest Otolaryngology & Ophthalmology Insight Engine.
https://entokey.com/aniseikonia/. Accessed April 28, 2021.
4. Bannon RE, Triller W. ANISEIKONIA-A CLINICAL REPORT COVERING A TEN YEAR
PERIOD. The Australasian Journal of Optometry. 1944;21(5):171-182.
5. Yogesh S. Management Of Refracive Errors & Prescription Of Spectacles. New Delhi: Jaypee
Brothers Medical Publishers; 2015.
6. Běhounková M. Problematika anizometropie u jednotlivých refrakčních vad [master’s
thesis]. Brno, Czechia: Masarykova univerzita, Lékařská fakulta; 2019.
https://is.muni.cz/th/m9436/Diplomova_prace_eor6o.pdf. Accessed May 4, 2021.
7. Kwon Y-S, Kim K-H, Lee H-M, Chu B-S, Kwon Y-K. A Study on the Prescription of Size Lens
for Myopic Aniseikonia. Journal of Korean Ophthalmic Optics Society. 2013;18(4):555–
560. doi:10.14479/jkoos.2013.18.4.555. Accessed May 6, 2021.
177
Bc. Eliška Vítková, Mgr. Petr Veselý, DiS., PhD.
Solvig Problems Caused by Aniseikonia
Department of Optometry and Orthoptics, Faculty of Medicine, Masaryk University at Brno
Annotation
The article deals with aniseikonia and subjective symptoms related to aniseikonia. First, the
theory of aniseikonia is mentioned – its connection with anisometropia, the causes of aniseikonia,
its manifestations and consequences on vision, and consequently the ways of correction of
aniseikonia. In the second part of the article, I devote myself to my research, which focuses mainly
on measuring the degrees of aniseikonia and solving the subjective difficulties manifested in
anisometropes.
Keywords
Aniseikonia, anisometropia, retinal image size, symptoms, size-lens, Aniseikonia Inspector.
Aniseikonia
The term aniseikonia entails the existence of unequally large images on the retinas of both eyes.
It is usually caused by different refraction of the right and left eye called anisometropia. Every
0.25 D of anisometropia represents a 0.5% difference in retinal image size. Anisometropia of 2.5
to 3 D, corresponding with 5-6% difference in the size of retinal images, is usually the limit for
binocular vision. The main consequence of aniseikonia is subjective problems caused by
disruption of binocular vision.Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.
Physiological aniseikonia can be encountered in asymmetric convergence when observing
of an object situated to one side. In addition, it can be subdivided to static and dynamic
aniseikonia. Static aniseikonia evaluates the real difference in the size of images between
the eyes. The magnitude of dynamic aniseikonia is then determined by the difference in induced
phoria, which is caused by looking through anisometropic correction in different directions. 2,3
Aniseikonia, which is manifesting through symptoms, is defined as clinically significant
aniseikonia.3 The most common subjective symptoms of aniseikonia are mainly headache,
eyestrain, photophobia, distortion of space, double vision, reading difficulties, nervousness,
nausea and dizziness, general fatigue, and faintness. In the more severe stages aniseikonia can
cause total suppression of one eye.4 These clinical manifestations of aniseikonia are mainly due to
efforts to fuse images of impaired stereopsis.
178
The correction of aniseikonia focuses on the static aniseikonia occurring when looking
directly forward. The principle is to eliminate the difference in retinal image size. The ideal
solution would be a full correction of both eyes, which is not possible in higher degrees of
aniseikonia. This is due to defects in the spectacle lenses, which change the size of image and
induce different prismatic effect when looking out of the optical centre of the corrective glass.
Therefore, as a more tolerated solution, the leading eye is corrected fully and the in eye, that is
more ametropic, only a partial correction of refractive error is done at the expense of a quality of
vision of said eye. Contact lenses can also be used to correct the aniseikonia, where the prismatic
effect, that is present in glasses, is eliminated. Another option is a combination of contact lenses
and glasses. Anisodistance glasses, which have corrective glasses positioned at different distances
from the eyes, are also an option. The last option for correction is refractive surgery. 1,2,5
Research
In my research I am focused on measuring the degrees of aniseikonia and the subjective
difficulties of anisometropes. I have identified the following as the objectives of the research. Using
objective and subjective refraction to determine the magnitude of the anisometropia. Then using
the questionnaire to determine whether the patient is experiencing some of the subjective
problems related to the anisometropia and verify its validity. Another objective is to monitor
whether using size-lens reduces aniseikonia and eliminates subjective problems.
I have established three hypotheses for my research.
Hypothesis 1
 Subjective problems in anisometropia increase with the size of the aniseikonia.
Hypothesis 2
 Using size-lens with a magnification of 1-5 % will result in a reduction in aniseikonia.
Hypothesis 3
 Using size-lens with a magnification of 1-5 % will reduce subjective problems.
Methodology
Based on questionnaire, the occurrence of subjective problems associated with aniseikonia is
evaluated first. The magnitude of anisometropia is determined using objective and subjective
refraction. The degree of aniseikonia with a habitual distance correction is measured using the
Aniseikonia Inspector computer software. The suppression of the aniseikonia in patients
experiencing various degrees of aniseikonia is achieved by using size-lens. The remission of
179
subjective difficulties is then verified by a questionnaire again. All measured data is
mathematically processed in Microsoft Excel and compared with research on the same theme.
The Rodenstock's DNEye Scanner is used to investigate objective refraction. The measurement
of the size of the aniseikonia is done by computer software Aniseikonia Inspector. Other gadgets
necessary for testing are a red-green filter and size-lenses with a magnification of 1-5 %. In
compiling the questionnaire, I relied on an extensive study by Bannon and Thriller. 4
Figure 1: A questionnaire for detecting the presence of symptoms associated with aniseikonia
Probands
The probands of my research are mainly students of Department of Optometry and Orthotics
of the Faculty of Medicine of Masaryk University at Brno as well as clients of Naome Optician in
Uherské Hradiště. A total of 15 proband took part in the measurement. Based on gender,
the examined group is divided into 13 women and 2 men with an average age of 23 years.
The criterion for inclusion in the research is anisometropia <0.75 D.
The distribution of the individual symptoms presented among the probands is shown in
the Graph 1. Headache, eyestrain, and photophobia were the most commonly reported symptoms
in the questionnaires.
180
Results
Based on the measurements, all three hypotheses were confirmed.
The first hypothesis was evaluated using a score of 1 point for each present symptom.
The maximum possible number of points was therefore 10, the minimum 0 points. This score was
then plotted depending on the size of the anisometropia. The graphical representation is also
backed up by the calculation of the correlation coefficient: R = 0.67. As seen in the trend line of the
graph and the correlation coefficient, the number of present symptoms increases with increasing
anisometropia. The hypothesis is confirmed.
181
Second hypothesis. In 12 cases size-lens suppressed the size of the aniseikonia – of which in
8 probands the aniseikonia was suppressed to zero and in 4 probands the size of the aniseikonia
was reduced. The size of aniseikonia did not change in 3 subjects. There was no increase in size of
aniseikonia in any individual. Overall, a reduction in aniseikonia was achieved in 80 % of those
tested using size-lenses. The hypothesis is thus confirmed.
The last part of the research was aimed at suppressing symptoms through use of size-lens.
Evaluation was also done using a score, where 1 point was awarded for each ongoing symptom.
The average score with habitual correction was 4.65. Average score after size-lens use was 2.07.
Using size-lens reduced the average score by more than half. It can therefore be concluded that
the use of size-lens reduces the subjective problems related to aniseikonia. The third hypothesis
is also confirmed.
182
Discussion
The purpose of this research was to demonstrate the relation of size of aniseikonia on the size
of present symptoms and to gain some insight into which of the subjective symptoms of patients
with aniseikonia experienced most frequently. Another aim was to verify the effect of size-lenses
on decreasing the size of aniseikonia and reducing subjective problems of anisometropes.
BěhounkováChyba! Nenalezen zdroj odkazů. in her thesis describes the study dealing with size-lens
eduction of aniseikonia.She examined whether aniseikonia can be completely suppressed by sizelenses
in at least half of individuals. To measure the size of aniseikonia she used Aniseikonia
Inspector software. The use of size-lens lenses of appropriate value resulted in the suppression of
aniseikonia to zero in 62 % of individuals. In my study, aniseikonia was suppressed in 80 % of
those examined, of which it was zero in 53 % of cases.
Kwon et al.Chyba! Nenalezen zdroj odkazů. are dealing with reduction of symptoms related to
niseikonia through size-lenses. The aim of their study was to demonstrate improvements in
stereoscopic vision and subjective symptoms of aniseikonia when using size-lenses. The size of
the aniseikonia was measured on the Awaya Aniseikonia test and subjective symptoms were
determined using a questionnaire. A Random dot stereotest was used to examine stereoscopic
vision. Using size-lens there was improvement in stereoscopic vision and reduction of the
symptoms of asthenopia. In case of my study, with size-lens there was also a suppression of
subjective problems related to aniseikonia.
Conclusion
Subjective symptoms are perceived almost continuously by anisometropes in daily life.
The main efforts to correct aniseikonia is to increase visual acuity, ensure high quality of binocular
vision and eliminate the patient's problems induced by aniseikonia. However, tolerance of
aniseikonia is completely individual. Of course, it is not the rule, that it depends only on the size
of the difference in refraction between the right and left eye of the patient. The type of
anisometropia, the age of the patient, the ability to fuse, the number of present symptoms and
the individual's psyche are also involved in the overall perception.Chyba! Nenalezen zdroj odkazů. All these
spects must be taken into consideration and each individual treated with a comprehensive
approach.
183
Resources
1. Anton M. Refrakční vady a jejich vyšetřovací metody. Vyd. 3., přeprac. Brno: Národní
centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů; 2004.
2. Anton M. Problematika anizometropie. Česká oční optika. 2006; 47(3): 16-19. Accessed
April 20, 2021.
3. Aniseikonia. Ento Key: Fastest Otolaryngology & Ophthalmology Insight Engine.
https://entokey.com/aniseikonia/. Accessed April 28, 2021.
4. Bannon RE, Triller W. ANISEIKONIA-A CLINICAL REPORT COVERING A TEN YEAR
PERIOD. The Australasian Journal of Optometry. 1944;21(5):171-182.
5. Yogesh S. Management Of Refracive Errors & Prescription Of Spectacles. New Delhi: Jaypee
Brothers Medical Publishers; 2015.
6. Běhounková M. Problematika anizometropie u jednotlivých refrakčních vad [master’s
thesis]. Brno, Czechia: Masarykova univerzita, Lékařská fakulta; 2019.
https://is.muni.cz/th/m9436/Diplomova_prace_eor6o.pdf. Accessed May 4, 2021.
7. Kwon Y-S, Kim K-H, Lee H-M, Chu B-S, Kwon Y-K. A Study on the Prescription of Size Lens
for Myopic Aniseikonia. Journal of Korean Ophthalmic Optics Society. 2013;18(4):555–
560. doi:10.14479/jkoos.2013.18.4.555. Accessed May 6, 2021.
184
Bc. Markéta Vítková, doc. MUDr. Šárka Skorkovská, CSc.
Korelace různých metod měření rohovkových parametrů
Katedra optometrie a ortoptiky, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita Brno
Anotace
Tento příspěvek se zabývá především teoretickým podkladem k mé diplomové práci s názvem
„Korelace různých metod měření rohovkových parametrů.“ V příspěvku jsou popsány vybrané
přístroje určené k měření rohovkových parametrů, zaměřené především na zjištění zakřivení
přední plochy rohovky. Dále jsou v příspěvku popsány a porovnány některé studie hodnotící
vzájemnou zastupitelnost jednotlivých přístrojů pro měření rohovkových parametrů v praxi.
Klíčová slova
Rohovka, poloměr křivosti, keratometrie, keratometr, autorefraktokeratometr, rohovkový
topograf, Pentacam
Měření zakřivení přední plochy rohovky ve dvou na sebe kolmých meridiánech patří mezi
nejzákladnější vyšetření v optometrické praxi. Znát parametry zakřivení přední plochy rohovky
je nezbytné především pro aplikaci kontaktních čoček. V oftalmologii jsou tyto parametry
využívány hlavně v oblasti refrakční chirurgie, dále pak k diagnostice a sledování progrese
nejrůznějších očních onemocnění (např. keratokonu). Zakřivení rohovky se také zjišťuje
u pacientů před operací katarakty.
Zakřivení rohovky se uvádí buď v dioptriích, což označuje lámavost rohovky, nebo jako
poloměr zakřivení v milimetrech. Průměrné zakřivení rohovky se pohybuje mezi 7,4 – 8,2 mm.
Rohovka, která má poloměr zakřivení menší než 7,4 mm, se označuje jako strmá. Naopak hodnoty
zakřivení rohovky přesahující 8,2 mm charakterizují rohovku jako plochou. Směrem k okraji
rohovky se poloměr zakřivení zvětšuje, což znamená, že se rohovka oplošťuje. 1
Přístroje pro měření zakřivení rohovky
Pro měření poloměru křivosti rohovky ve dvou hlavních meridiánech se používá několik
různých metod. Přístroje pro měření zakřivení rohovky se rozdělují na mechanické a automatické.
Liší také tím, na jak velké ploše rohovky přístroj měření provádí.
185
Autorefraktokeratometr
Autorefraktokeratometr je nejdostupnějším přístrojem v praxi optometristy i oftalmologa.
V současné době lze pomocí autorefraktokeratometru získat během jednoho měření více
parametrů, a to nejenom parametrů týkajících se celkového refrakčního stavu oka, ale i hodnoty
poloměru křivosti rohovky, pachymetrii či údaje o nitroočním tlaku. Výhodou je jeho rychlost,
přesnost a také opakovatelnost měření. Při měření keratometrie získává přístroj hodnoty
nejploššího a nejstrmějšího meridiánu. Aby nedocházelo k oslnění vyšetřované osoby, využívá
přístroj oblasti infračerveného záření a jeho odrazu od rohovky. U keratometrie se měřená oblast
pohybuje okolo 4 mm v centrální části rohovky. 2, 3
Obrázek 12: Autorefraktokeratometr Topcon 2
Javal-Schiötzův keratometr
Javal-Schiötzův keratometr se řadí do skupiny mechanických keratometrů. Testové značky
mají podobu červené třístupňové pyramidy a zeleného obdélníku. Pro postavení těchto znaků do
koincidence slouží vertikální středová linie. Objektiv keratometru se skládá ze dvou čoček, mezi
kterými je umístěn Wollastonův hranol, jímž je dosaženo zdvojení obrazu. Druhá čočka objektivu
zobrazuje testové značky do ohniska okuláru, kudy jsou pozorovány. Měřená oblast se pohybuje
okolo 3,6 – 4,2 mm v centrální části rohovky. Po uvedení značek do koincidence lze odečíst na
stupnici hodnotu zakřivení rohovky v daném řezu. 3
186
Obrázek 13: Javal-Schiötzův keratometr 4
Rohovkový topograf
Na rozdíl od keratometrů charakterizují rohovkové topografy celý povrch přední plochy
rohovky. Běžné přístroje provádí měření nejčastěji v zónách 3 mm, 5 mm a 7 mm, maximální
velikost změřené oblasti přední plochy rohovky však může být až 12 mm. Rohovkové topografy
obsahují Placidův kotouč tvořený černobílými koncentrickými kruhy, které jsou promítány na
povrch rohovky. Odraz kružnic od rohovky je snímán speciální kamerou a následně je převeden
do počítače k analýze povrchu rohovky. Výsledkem měření je barevná topografická mapa, na které
je patrná změna zakřivení rohovky. Rohovkové topografy dále umožňují analyzovat kvalitu
slzného filmu nebo změřit výšku slzného menisku či úhel dolního víčka. Také jsou schopny
navrhnout například teoretickou kontaktní čočku. 2, 3
Obrázek 14: Rohovkový topograf (OCULUS Keratograph 5M) 5
187
Pentacam
Pentacam je speciální vyšetřovací přístroj, pomocí něhož lze zobrazit přední segment oka.
Pracuje na principu Scheimpflugovy kamery, která vytváří radiálně orientované snímky rohovky.
Pomocí Pentacamu lze zobrazit jednotlivé vrstvy rohovky, přední oční komoru a oční čočku. Dále
lze Pentacamem změřit tloušťku rohovky, šířku komorového úhlu či zakřivení rohovky. Přístroj
provádí měření v 25000 bodech během necelých 2 sekund a jako světelný zdroj využívá LED
osvětlení o vlnové délce 475 nm. Výsledný obraz je zachycen CCD kamerou. 2, 3
Obrázek 15: Pentacam 6
Diskuse
Studií, které porovnávají různé přístroje pro měření rohovkových parametrů a jejich
vzájemnou zastupitelnost v praxi, existuje několik. Většinou se zaměřují na srovnání jednotlivých
automatických přístrojů vzájemně mezi sebou, anebo porovnávají manuální přístroj
s automatickým. Chyby měření mohou být obecně způsobeny buď lidským faktorem, nebo
samotným přístrojem.
Studie Mgr. Radka Anderleho se zabývá srovnáním základní keratometrie dvěma odlišnými
metodami. Metodika výzkumu spočívala ve srovnání základní keratometrie ve dvou hlavních
meridiánech při použití autorefraktokeratometru ARK-510A (Nidek) a Scheimpflugovy kamery
Pentacam (Oculus). Tento výzkum byl realizován na oční klinice Lexum v Brně a účastnilo se ho
392 osob (784 očí) bez dřívějších očních úrazů, chirurgických zákroků na rohovce či jiných
patologií rohovky. Ze závěru studie plyne, že rozdíly mezi absolutními hodnotami rozdílů dvou
hlavních meridiánů měřených pomocí autorefraktokeratometru a Scheimpflugovy kamery nejsou
188
statisticky významné (v prvním meridiánu rozdíl činí 0,04 ± 0,07 mm, v druhém meridiánu
0,04 ± 0,08 mm). Statistická analýza studie vykazuje vysokou korelaci mezi jednotlivými
hodnotami naměřenými na obou přístrojích. Z výsledků studie tedy plyne, že tyto přístroje
používané k měření základní keratometrie ve dvou hlavních meridiánech lze považovat v praxi za
zastupitelné. 7
Další studie, jejímiž autory jsou P. Pašová, K. Skorkovská a J. Michálek, srovnává hodnoty
pachymetrie a keratometrie s cílem zjistit, zda jsou použité přístroje v praxi vzájemně
zastupitelné. Centrální tloušťka rohovky byla měřena na přístroji Pentacam HR, Allegro BioGraph
a pomocí ultrazvukové pachymetrie na přístroji OcuScan RxP. Zakřivení rohovky ve dvou hlavních
meridiánech bylo měřeno na přístrojích Pentacam HR, Allegro BioGraph a pomocí automatického
keratometru. Dané přístroje se liší vlnovou délkou emitovaného záření, fyzikálním principem
nebo parametry snímané oblasti. Výzkumu se zúčastnilo 43 osob (86 očí) bez patologického
nálezu. Průměrný rozdíl keratometrie v prvním meridiánu byl mezi BioGraphem
a autokeratometrem 0,01 ± 0,31 D, mezi BioGraphem a Pentacamem 0,06 ± 0,23 D a mezi
autokeratometrem a Pentacamem 0,05 ± 0,34 D. Průměrný rozdíl keratometrie v druhém
meridiánu byl mezi BioGraphem a autokeratometrem 0,29 ± 0,45 D, mezi BioGraphem
a Pentacamem 0,11 ± 0,28 D a mezi autokeratometrem a Pentacamem 0,19 ± 0,44 D. Zjištěné
rozdíly v keratometrii byly tedy ve všech případech statisticky významné. Průměrný rozdíl
hodnot centrální rohovkové tloušťky byl mezi BioGraphem a ultrazvukem byl 4,57 ± 7,84 µm,
mezi BioGraphem a Pentacamem 4,33 ± 7,55 µm a mezi ultrazvukem a Pentacamem
8,90 ± 7,49 µm. Rozdíly hodnot tloušťky centrální části rohovky byly rovněž statisticky významné.
Ze závěru studie tedy vyplývá, že použité přístroje pro měření keratometrie a centrální rohovkové
tloušťky nejsou v praxi vzájemně zastupitelné. 8
Studie, kterou se zabýval U. Elbaz a kol., popisuje porovnání keratometrie měřené na
Pentacamu, autokeratometru a IOL Masteru. I zde byl zjištěn statisticky významný rozdíl hodnot
keratometrie naměřené jednotlivými přístroji. Příčinu vidí autoři především v odlišném průměru
snímané oblasti rohovky.9
Diplomová práce Bc. Lucie Glogarové se zabývá porovnáním keratometrických hodnot
měřených pomocí Javal-Schiötzova keratometru (Oculus) a rohovkového topografu (Keratofraf –
Oculus). Výzkum hodnotil poloměr zakřivení přední plochy rohovky ve dvou hlavních
meridiánech, jeho odpovídající dioptrickou hodnotu, polohu hlavních meridiánů a velikost
rohovkového astigmatismu. Výzkumu se účastnilo 62 osob (124 očí) s normálním očním nálezem
(bez patologií rohovky). U každého jedince byl pro jednotlivé zkoumané veličiny stanoven rozdíl
hodnot z Javal-Schiötzova keratometru od hodnot změřených pomocí rohovkového topografu.
Výsledek studie stanovil, že rozdíly nejsou statisticky významné. 10
189
Závěr
Jelikož se výsledky vybraných studií zkoumajících vzájemnou zastupitelnost přístrojů pro
měření rohovkových parametrů liší, ale dle mého názoru v relativně malých odchylkách, ukazuje
se tedy jako nejvhodnější řešení u daného pacienta použít pro dlouhodobý monitoring vždy stejný
přístroj.
190
Použitá literatura
1. Petrová S, Mašková Z, Jurečka T. Základy aplikace kontaktních čoček. Vyd. 2., přeprac. a
dopl. Brno: Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů v Brně;
2008.
2. Veselý P, Beneš P. Vyšetřovací metody v optometrii: a interpretace jejich výsledků v praxi.
Praha: Grada Publishing; 2019.
3. Beneš P. Přístroje pro optometrii a oftalmologii. Brno: Národní centrum ošetřovatelství a
nelékařských zdravotnických oborů; 2015.
4. Manual keratometer. Health Management and Leadership Portal.
https://healthmanagement.org/products/view/manual-keratometer-ophthalmicexamination-bon-om-1-bon-optic-vertriebsgesellschaft.
Accessed April 28, 2021.
5. OCULUS Keratograph 5M. EyeSite – Your Premium Eyecare Portal.
https://www.eyesite.co.za/product/oculus-keratograph-5m/. Accessed April 28, 2021.
6. The Oculus Pentacam: My Personal Experience. Brookside Optometric Group.
https://www.brooksideoptometric.com/doctor-s-blog/the-oculus-pentacam-mypersonal-experience.
Accessed April 28, 2021.
7. Anderle R. Srovnání základní keratometrie měřené dvěma odlišnými metodami. Česká
oční optika. 2015;56(1):33-35.
8. Pašová P, Skorkovská K, Michálek J. Srovnání měření tloušťky a zakřivení rohovky pomocí
Scheimpflugovy kamery, laserové interferometrie, automatické keratometrie a
ultrazvukové pachymetrie. Česká a slovenská oftalmologie. 2012;68(3):116-119.
9. Elbaz U, Barkana Y, Gerber Y, Avni I, Zadok D. Comparison of Different Techniques of
Anterior Chamber Depth and Keratometric Measurements. American Journal of
Ophthalmology. 2007;143(1):48-53. doi:10.1016/j.ajo.2006.08.031
10. Glogarová L. Porovnání keratometrie Javalovým keratometrem a rohovkovou topografií.
2010.
191
Bc. Markéta Vítková, doc. MUDr. Šárka Skorkovská, CSc.
The correlation of different methods of measuring corneal
parameters
Department of Optometry and Orthoptics, Faculty of Medicine, Masaryk University Brno
Annotation
This article deals mainly with the theoretical base for my thesis entitled "The correlation of
different methods of measuring corneal parameters." The article describes selected instruments
designed to measure corneal parameters, focused primarily on determining the curvature of the
anterior surface of the cornea. Furthermore, the paper describes and compares some studies
evaluating the substitutability of individual instruments for measuring corneal parameters in
practice.
Keywords
Cornea, radius of curvature, keratometry, keratometer, autorefractokeratometer, corneal
topographer, Pentacam
Measuring the curvature of the anterior surface of the cornea in two perpendicular meridians
is one of the most basic examinations in optometric practice. Knowing the parameters of the
curvature of the anterior surface of the cornea is necessarily especially for the application of
contact lenses. In ophthalmology, these parameters are used mainly in the field of refractive
surgery and also to diagnose and monitor the progression of various eye diseases
(e.g. keratoconus). Corneal curvature is also detected in patients before cataract surgery.
The corneal curvature is given either in diopters, which indicates corneal fragility or as the
radius of curvature in millimeters. The average curvature of the cornea is between 7,4 – 8,2 mm.
A cornea that has a radius of curvature of less than 7,4 mm is referred to as steep. In contrast,
corneal curvature values exceeding 8,2 mm characterize the cornea as flat. Towards the edge of
the cornea, the radius of curvature increases, which means that the cornea flattens. 1
Instruments for measuring corneal curvature
Several different methods are used to measure the radius of curvature of the cornea in the two
main meridians. Instruments for measuring corneal curvature are divided into mechanical and
automatic. The devices also differ in how large the area of the cornea can measure.
192
Autorefractokeratometr
The autorefractokeratometer is the most available device in the practice of optometrists and
ophthalmologists. Currently it is possible to obtain more parameters during one measurement,
not only parameters related to the total refractive state of the eye. But it also values of corneal
radius of curvature, pachymetry or intraocular pressure data. The advantage is its speed, accuracy
and also repeatability of measurements. During the measuring of keratometry, the device obtains
the values of the flattest and steepest meridian. To avoid patient´s glare this device uses areas of
infrared radiation and its reflection from the cornea. In keratometry, the measured area is around
4 mm in the central part of the cornea. 2, 3
Picture 16: Autorefractokeratometr Topcon 2
Javal-Schiötz keratometr
The Javal-Schiötz keratometer belongs to the group of mechanical keratometers. The test
marks are in the form of a red three-stage pyramid and a green rectangle. A vertical centerline is
used to place these test marks into the coincidence. The keratometer lens consists of two lenses,
between which a Wollaston prism is placed. Wollaston prism doubles the image. The second
objective lens shows the test marks to the focus of the ocular where they are observed. The
measured area is around 3,6 – 4,2 mm in the central part of the cornea. After coincidence of the
marks, the value of the curvature of the cornea in the given section can be read on the scale. 3
193
Picture 17: Javal-Schiötz keratometr 4
Corneal topographer
Unlike keratometers, corneal topographers characterize the entire surface of the anterior
surface of the cornea. Common instruments most often perform measurements in zones of 3 mm,
5 mm and 7 mm, but the maximum size of the measured area of the anterior corneal surface can
be up to 12 mm. Corneal topographers contain a Placid disk formed by black and white concentric
circles that are projected onto the surface of the cornea. The reflection of the circles from the
cornea is captured by a special camera and then transferred to a computer to analyze the surface
of the cornea. The result of the measurement is a color topographic map, which shows a change
in the curvature of the cornea. Corneal topographers also allow analysis the quality of the tear film
or measure the height of the tear meniscus or the angle of the lower eyelid. They are also able to
design, for example, a theoretical contact lens. 2, 3
Picture 18: Corneal topographer (OCULUS Keratograph 5M) 5
194
Pentacam
Pentacam is a special examination device that can be used to image the anterior segment of the
eye. It works on the principle of a Scheimpflug camera, which creates radially oriented images of
the cornea. With Pentacam, individual layers of the cornea, anterior chamber and lens can be
imaged. Furthermore, Pentacam can be used to measure corneal thickness, ventricular angle
width or corneal curvature. The device performs measurements at 25 000 points in less than 2
seconds and uses LED lighting with a wavelength of 475 nm as a light source. The resulting image
is captured by a CCD camera. 2, 3
Picture 19: Pentacam 6
Disussion
There are several studies that compare different instruments for measuring corneal
parameters and their substitutability in practice. They usually focus on comparing individual
automatic devices with each other or compare a manual device with an automatic one. Generally,
measurement mistakes can be caused by either the human factor or the instrument itself.
Study by Mgr. Radek Anderle deals with the comparison of basic keratometry by two different
methods. The research methodology consisted in comparing the basic keratometry in two main
meridians using an autorefractokeratometer ARK-510A (Nidek) and a Scheimpflug camera
Pentacam (Oculus). This research was carried out at the Lexum Eye Clinic in Brno and involved
392 people (784 eyes) without previous eye injuries, corneal surgery or other corneal pathologies.
The conclusion of the study shows that the differences between the absolute values of the
differences of the two main meridians measured by autorefractokeratometer and Scheimpflug
195
camera are not statistically significant. (In the first meridian the difference is
0,04 ± 0,07 mm, in the second meridian 0,04 ± 0,08 mm). The statistical analysis of the study
shows a high correlation between the individual values measured on both instruments. The
results of the study show that these instruments used to measure basic keratometry in the two
main meridians can be considered substitutable in practice. 7
Another study, authored by P. Pašová, K. Skorkovská and J. Michálek, compares the values of
pachymetry and keratometry in order to determine whether the devices used are interchangeable
in practice. The central corneal thickness was measured on a Pentacam HR, Allegro BioGraph
instrument and by ultrasonic pachymetry on an OcuScan RxP instrument. Corneal curvature in
the two main meridians was measured on a Pentacam HR, Allegro BioGraph instrument and an
automatic keratometer. The used devices differ in the wavelength of the emitted radiation, the
physical principle or the parameters of the scanned area. The study involved 43 people (86 eyes)
without a pathological finding. The mean difference in keratometry in the first meridian was
0,01 ± 0,31 D between the BioGraph and the autokeratometer, 0,06 ± 0,23 D between the BioGraph
and the Pentacam, and 0,05 ± 0,34 D between the autokeratometer and the Pentacam. The average
difference in keratometry in the the second meridian was 0,29 ± 0,45 D between the BioGraph and
the autokeratometer, 0,11 ± 0,28 D between the BioGraph and the Pentacam, and 0,19 ± 0,44 D
between the autokeratometer and the Pentacam. The differences in keratometry were found in all
cases statistically significant. The average difference in central corneal thickness values between
BioGraph and ultrasound was 4,57 ± 7,84 µm, between BioGraph and Pentacam 4,33 ± 7,55 µm,
and between ultrasound and Pentacam 8,90 ± 7,49 µm. Differences in central corneal thickness
values were also statistically significant. The conclusion of the study shows that the instruments
used to measure keratometry and central corneal thickness are not interchangeable in practice. 8
The study by U. Elbaz et al. describes a comparison of keratometry measured on a Pentacam,
an autokeratometer and an IOL Master. Also, in this study was found a statistically significant
difference in the values of keratometry measured by individual instruments. The authors find the
cause mainly in the different diameter of the scanned area of the cornea. 9
Thesis of Bc. Lucie Glogarová deals with the comparison of keratometric values measured by a
Javal-Schiötz keratometer (Oculus) and a corneal topographer (Keratofraf – Oculus). The research
evaluated the radius of curvature of the anterior surface of the cornea in two main meridians, its
appropriating dioptric value, the position of the main meridians and the size of corneal
astigmatism. The study involved 62 people (124 eyes) with a normal ocular finding (without
corneal pathology). For each individual, the difference between the values from the Javal-Schiötz
keratometer and the values measured using a corneal topographer was determined for the
individual investigated quantities. The result of the study determined that the differences were
not statistically significant. 10
196
Conclusion
The results of selected studies dealing with the interchangeability of instruments for
measuring corneal parameters differ. In my opinion the deviations are relatively small. For one
patient it turns out to be the most appropriate solution to use always the same instrument for
long-term monitoring.
197
References
1. Petrová S, Mašková Z, Jurečka T. Základy aplikace kontaktních čoček. Vyd. 2., přeprac. a
dopl. Brno: Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů v Brně;
2008.
2. Veselý P, Beneš P. Vyšetřovací metody v optometrii: a interpretace jejich výsledků v praxi.
Praha: Grada Publishing; 2019.
3. Beneš P. Přístroje pro optometrii a oftalmologii. Brno: Národní centrum ošetřovatelství a
nelékařských zdravotnických oborů; 2015.
4. Manual keratometer. Health Management and Leadership Portal.
https://healthmanagement.org/products/view/manual-keratometer-ophthalmicexamination-bon-om-1-bon-optic-vertriebsgesellschaft.
Accessed April 28, 2021.
5. OCULUS Keratograph 5M. EyeSite – Your Premium Eyecare Portal.
https://www.eyesite.co.za/product/oculus-keratograph-5m/. Accessed April 28, 2021.
6. The Oculus Pentacam: My Personal Experience. Brookside Optometric Group.
https://www.brooksideoptometric.com/doctor-s-blog/the-oculus-pentacam-mypersonal-experience.
Accessed April 28, 2021.
7. Anderle R. Srovnání základní keratometrie měřené dvěma odlišnými metodami. Česká
oční optika. 2015;56(1):33-35.
8. Pašová P, Skorkovská K, Michálek J. Srovnání měření tloušťky a zakřivení rohovky pomocí
Scheimpflugovy kamery, laserové interferometrie, automatické keratometrie a
ultrazvukové pachymetrie. Česká a slovenská oftalmologie. 2012;68(3):116-119.
9. Elbaz U, Barkana Y, Gerber Y, Avni I, Zadok D. Comparison of Different Techniques of
Anterior Chamber Depth and Keratometric Measurements. American Journal of
Ophthalmology. 2007;143(1):48-53. doi:10.1016/j.ajo.2006.08.031
10. Glogarová L. Porovnání keratometrie Javalovým keratometrem a rohovkovou topografií.
2010.
198
Mgr. Roman Heinz
Vision-R™800: Revoluce v měření refrakce
Sales and product Expert Essilor
Seening the Word better neboli „vidět svět lépe“.
Uvedením automatického foropteru Vision-R™ 800 na celosvětový trh, zahájila společnost
Essilor Instruments, ve spolupráci se skupinou Essilor Group, revoluci v měření refrakce očí.
Tento nový způsob měření zrakové ostrosti usnadní práci odborníků ve světě oční optiky,
optometrie, oftalmologie a umožní poskytnutí lepších služeb jejich klientům v kratším čase a
s maximální přesností! Za pomoci tohoto přelomového, inteligentního foropteru, může společnost
Essilor naplňovat své poslání – pomáhat všem lidem na celém světě vidět lépe.
Měření refrakce je stěžejní částí našeho oboru a dopomáhá nám určit přesné zrakové potřeby
klientů očních optik a očních ambulancí. Metodiky měření, které za posledních 150 let takřka
stagnovaly, vstupují do nové éry. Nový inteligentní foropter Vision-R™ 800 umožňuje očním
specialistům optimalizovat zrakové testy díky kterým jsou schopni měřit refrakci s přesností na
0,01 dioptrie. Z pohledu vyšetřovaného probíhá toto měření v podmínkách blížícím se vidění
v jejich každodenních situacích, respektive situacím v jejich reálném životě.
199
Obrázek 1 Foropter Vision-R 800
Divize v celé skupině společnosti Essilor dávaly pět let dohromady nápady a znalosti zaměřené
na tři klíčové oblasti: optickou přesnost foropteru, rychlost a jednoduchost vyšetření a
v neposlední řadě komfort pro vyšetřovaného.
Foropter Vision-R™ 800 je výsledkem kombinované snahy o nalezení přesnějšího a snáze
ovladatelného digitálního přístroje, který umožní za kratší dobu co nejpřesnější změření refrakce
a předepsání nejvhodnější korekce pro všechny klienty.
200
Obrázek 2 Ovládací panel pro Foropter Vision-R 800
Nová metoda měření subjektivní refrakce
Metody měření subjektivní refrakce v očních optikách, či tomu určených pracovištích, se od
začátku 20. století příliš nezměnily. Vyšetření pomocí tzv. zamlžování, předkládáním vysokých
plusových hodnot a následného postupného snižování do bodu maximálního dosaženého vízu,
publikoval v známý anglický lékař William Swaine již v roce 1925. Metodu měření směru a
hodnoty cylindru pomocí zkřížených cylindrů, navrhl americký oftalmolog Edward Jackson před
více jak sto lety, v roce 1907.
Významných změn pro vyšetřujícího tedy zaznamenaly hlavně možnosti předkládání
zkušebních čoček. Brýlovou obrubu, používanou od 18. století, nahradil v 30. letech minulého
století manuální foropter. První automatický foropter se uvádí na trh až těsně před začátkem 21.
století. S nástupem těchto automatických foropterů se sice zjednodušila práce pro odborníky, ale
stále jsou zde zachovány určité limity vyšetření tak jako tomu bylo před 150 lety.
Nedávné pokroky v oboru optoelektroniky ve spojení s přístrojovou optikou, umožnily
vytvářet systémy, které umožňují měnit sílu předkládaného korekčního členu v minimálních
krocích (po 0,01 D) a změny v průběhu refrakce jsou pro klienta mnohem plynulejší a příjemnější.
Vyvinutím revolučního optického modulu, který je složen z jedné pružné čočky určené pro
korekci sférických hodnot, dvou čoček cylindrických, které mohu jak jednotlivě, tak společně
201
rotovat a ovládaných mikromotorů, je vyšetření rychlé, komfortní a maximálně přesné a to i
z důvodu změn které probíhají současně a bez tzv. meziobrazu (například při manuálním
vyšetření Jacksonovým cylindrem).
Optický modul (obrázek č. 3), tzv. „srdce“ foropteru Vision-R™ 800, dokáže generovat sférickou
optickou mohutnost v rozsahu od -20,00 D do +20,00 D v krocích po 0,01 D, optickou mohutnost
cylindru až 8,00 D v krocích po 0,01 D a orientaci osy cylindru od 0° do 180° v krocích po 0,1°.
Sféry, cylindry a osu lze měnit současně, což umožňuje okamžité nastavení libovolné kombinace
hodnot refrakce. Tímto vylepšeným postupem a funkcí dosahujeme výrazně efektivnějšího a
přesnějšího měření.
Obrázek 3 Optický modul pro Foropter Vision-R 800
Tradiční měření refrakce se skládá ze čtyř kroků, které na sebe navazují:
1. určení sférické optické mohutnosti;
2. určení osy cylindru;
3. určení optické mohutnosti cylindru; a
4. korekce sférické optické mohutnosti.
Výše popsaný postup je metodikou měření refrakce, která se učí a praktikuje na celém světě a
je popsána v mnoha odborných publikacích.
Jakákoliv refrakce se tradičně vyjadřuje hodnotami jejích tří složek, označovaných jako
„polární systém souřadnic“: sférická optická mohutnost (vyjádřená v dioptriích), optická
mohutnost (vyjádřena v dioptriích) a osa cylindru (vyjádřena ve stupních).
Ovšem běžně vyjadřujeme jakoukoliv optickou korekci hodnotami tří dioptrických složek:
1. sférický ekvivalent optické mohutnosti (sférická optická mohutnost plus polovina
optické mohutnosti cylindru);
2. horizontální složka cylindru podle osy 0° (J0°); a
3. šikmá složka cylindru podle osy 45° (J45°).
202
Všechny tyto tři složky refrakce jsou vyjádřeny v dioptriích. Znalost složek J0° a J45° umožňuje
určit optickou mohutnost a osu cylindru. Zakreslení výsledků refrakce do ortonormálního
trojrozměrného referenčního systému nazývaného „dioptrický prostor“ lze vyjádřit jakoukoliv
výslednou hodnotu, a to využitím zmiňovaných tří souřadnic. V průběhu vyšetření tak lze sledovat
změny refrakce. Brzy se ukazuje, že tradiční způsob určování refrakce je poměrně nepřímý
(Obrázek 4). Jeho součástí je určování různých složek refrakce v různých směrech a zahrnuje
několik zpětných kroků. Skládá se z těchto čtyř kroků:
 Nejdříve se změří objektivní refrakce pomocí autorefraktometru nebo se změří
přechozí předpis pomocí fokometru a nahodile se předsadí plusová čočka (v
uvedeném příkladu +1,50 D), aby se zamlžilo pacientovo vidění. Optická mohutnost se
postupně snižuje v krocích po 0.25 D, dokud se nezjistí finální sférická optická
mohutnost (1).
 Postupnými změnami se zjišťuje osa cylindru (například pomocí Jacksonova cylindru),
dokud pacient udává, že je nutné změnit orientaci (2).
 Optická mohutnost cylindru se určuje postupnými změnami jeho hodnoty, dokud
pacient neoznámí, že provedená změna je příliš velká (3).
 Aby se udržel konstantní sférický ekvivalent optické mohutnosti, upravuje se po každé
změně cylindru o -0,50 D sférická optická mohutnost v krocích po +0,25-D (4).
Z toho vyplývá, že tradiční vyšetření refrakce je jako neustále přerušované hledáním správné
orientace osy cylindru a jeho hodnoty.
203
Obrázek 4 Tradiční metoda měření refrakce: Nepřímá metoda
Přímější a přesnější metoda měření: Digital Infitinte Refraction™
Plynulé změny sférické optické mohutnosti, optické mohutnosti a osy cylindru, kterých
dosahujeme díky patentovanému optickému modulu, umožňují určit refrakci vyšetřovaného
mnohem komfortnějším způsobem, než tomu bylo dosud.
Základem rychlosti a kvality měření je série testů, které využívají poloautomatické algoritmy,
ve kterých jsou zaznamenávány jednotlivé a postupné odpovědi klienta.
Jak tedy funguje Difital Infinite Refraction™?
1. Určení hodnoty sférického ekvivalentu
Zde se vracíme k metodě zamlžování, ale významně modifikované. Využíváme při tom dva
poloautomatické algoritmy. Jeden určuje úroveň zamlžení klientova vidění a druhý má za úkol
odmlžení vidění, které se skládá ze tří kroků.
U tradiční zamlžovací metody předkládáme klientovi před oko plusové dioptrické čočky a
snažíme se zjistit jejich efekt na zrakovou ostrost měřeného. Nová metoda využívající,
zamlžovacího algoritmu na to jde ovšem přesně opačně. Výsledkem je definování vrcholové
lámavosti potřebné pro zamlžení vidění vyšetřovaného na předem určené úrovni zrakové
204
ostrosti. Pro tento účel se používají speciální „mizející“ optotypy (černá písmena s bílými okraji
na šedém pozadí) – splývají s pozadím obrazu a zmizí při dosažení požadované úrovně rozostření.
Odmlžování se poté provádí pomocí algoritmu, který podle pacientových odpovědí a známého
vztahu mezi zrakovou ostrostí a úrovní dioptrického rozostření vypočítává nezbytné kroky
odmlžení pro několik vybraných úrovní zrakové ostrosti. Tato metoda využívá výhody funkce
optického modulu, která umožňuje plynulé změny optické mohutnosti a provádět odmlžování
v různě velkých krocích vypočítaných s přesností na 0,01 D. Vyšetřující tak může rychle a přesně
určit finální sférickou hodnotu, nebo jinými slovy maximální plusovou optickou mohutnost, a
zajistit pacientovi zrakovou ostrost 1,0 (tj. 10/10, 6/6 nebo 20/20) či vyšší dle možnosti rozlišení
klientova zraku respektive maximální dosažené zrakové ostrosti.
V dalším kroku lze sférickou hodnotu doladit pomocí červeno-zeleného testu nebo pevného
zkříženého cylindru spojeného s křížovým testem (pět svislých a pět vodorovných čar – také
využíván při vyšetření do blízka na přesné stanovení hodnoty adice na čtení) a speciálního
algoritmu, který pomocí psychometrické metody vyhledává přesnou hodnotu prahu sférického
ekvivalentu a zajišťuje tak pacientovi maximální zrakovou ostrost.
2. Současné určování osy a optické mohutnosti cylindru s konstantním
ekvivalentem sférické optické mohutnosti
Zatímco u tradičního měření refrakce musí vyšetřující zvlášť určit osu a optickou mohutnost
cylindru a potom upravit sférickou hodnotu dioptrií ve třech po sobě jdoucích krocích, metoda
Digital Infinite Refraction™ používá algoritmus, který vyhledává tyto tři součásti v jedné sekvenci.
Díky využití techniky lomu vektorů, při které se v jeden okamžik mění optická mohutnost a osa
cylindru, můžeme udržovat i konstantní nárůst ekvivalentu sférické hodnoty korekce po 0,01 D.
Pro vyšetřující je tato metoda podobná metodě určování cylindru pomocí Jacksonova
zkříženého cylindru. Zásadní rozdíl je v tom, že změny sférických hodnoty, osy a cylindru
probíhají současně v reakci na klientovi odpovědi a po vyhodnocení astigmatismu s požadovanou
přesností a spolehlivostí se proces se automaticky ukončí. Jedná se tedy o tzv. uzavřený
algoritmus, jelikož má předem určen maximální počet otázek, ale jejich počet se může u
jednotlivých klientů měnit v závislosti na jejich odpovědích a hodnotě refrakční vady. Efekt
zkřížených cylindrů se vytváří v optickém modulu pomocí výpočtu na základě stávající korekce a
vzájemné rotace cylindrických čoček. Tedy, ve foropteru Vision-R™ 800, nejsou přítomny žádné
zkřížené cylindry, mimo fixních cylindrů +/- 0,5 D které se využívají na jemné sférické
dokorigování či měření adice nebo sférického dokorigování pro pohled do dálky. Pokroková
metoda vyšetření bez JC, nám umožňuje určit hodnotu cylindru způsobem, který je nejen přímější
a přesnější, ale také méně závislý na postupu vyšetřujícího (Obrázek 5).
205
Obrázek 5 Digital Infinite Refraction™: Přímější a přesnější metoda určení výsledné refrakce
3. Přesné určení binokulární rovnováhy
Tak jako u běžné refrakce bychom se měli i nyní zaměřit na vyvážení korekce pro pravé a levé
oko při binokulárním pohledu. Tradiční metoda spočívá v mírném zamlžení obou očí (například
pomocí dvou čoček +0,50 D) a vyvažování pacientova rozostřeného vidění přidáváním plusové
optické mohutnosti před oko s tmavším textem, či předřazováním mínusových hodnot lehce
světlejším vjemem. Poté odebereme přidané zamlžovací čočky a ověříme kvalitu vízu.
V některých případech nelze dokonalého binokulárního vidění dosáhnout a je nutné zvolit mezi
pravým a levým okem kompromisu s tím, že se obvykle upřednostňuje dominantní oko.
Algoritmus Digital Infinite Refraction™ používá podobný princip, až na to, že binokulární
vyvážení se provádí pomocí poloautomatického algoritmu a na základě výpočtu zahrnujícího
všechny odpovědi je provedeno s přesností na 0,01 D.
Postupným zadáváním odpovědí vyšetřovaného na kvalitu obrazu, a tedy jeho preferencí
pozorovaného obrazu
pravým a levým okem, dojdeme k bodu maximální vyvážení, a tedy i zastavení algoritmu
implementovaného do postupu měření.
4. Určení adice pro vidění do blízka
Vyšetření hodnoty adice lze s metodikou Digital Infinite Refraction™ dosáhnout pomocí dvou
algoritmů:
206
jeden umožňuje určit přibližnou hodnotu adice bez počáteční respektive vstupní hodnoty
adice, druhý umožňuje jemné doladění adice pomocí metody pevného zkříženého cylindru. Tyto
algoritmy umožňují předepsat přesnou adici pro vidění do blízka, bez příliš vysoké hodnoty
neodpovídající potřebám konkrétního nositele, což je jedním z důležitých prvků adaptace na
novou korekci a to převážně na víceohniskové brýlové čočky.
5. Psychometrická metoda měření refrakce
Významným rozdílem Digital Infinite Refraction™ ve srovnání s nám již dobře známým
postupem měření – jako stejné vidění písmen či číslic na červeném a zeleném pozadí v
duochromatickém testu nebo stejné rozostření mezi dvěma pozicemi zkříženého cylindru není
měřit hledanou hodnotu – ale spíše se zaměřit na hledanou hodnotu a generovat inverze
pacientových odpovědí, a to je cíl všech testů a postupu asistované SMART refrakce.
K určení refrakčních prahů se používá psychometrická metoda a každá hledaná hodnota se
statisticky vypočítává na základě odpovědí vyšetřovaného. Krokování změn předkládaných
dioptrických hodnot se vyhodnocuje během vyšetření a přizpůsobuje se klientovým odpovědím:
pokud je klient na změny citlivý, krokování se zmenší, pokud na ně citlivý není, krokování se
zvětší. Vyšetřovaný tak může snadněji rozlišovat rozdíly a refrakci lze stanovit s větší přesností.
6. Měření citlivosti pacientů na změny dioptrií během refrakčního vyšetření
Potenciál přesného měření refrakce pomocí nové metodiky v kombinaci s přístrojem VisionR™
800 od společnosti Essilor je také podložena studií, kterou Essilor provedl za pomoci právě
zmiňovaného foropteru.
Tato studie byla uvedena v časopise Points de Vue – International Review of Ophthalmic and
Optics v září roku 2020 (zdroj č. 4)
„Studie zahrnovala měření citlivosti na změny dioptrií u reprezentativního vzorku 146
ametropických pacientů během vyšetření subjektivní refrakce. Pro tato vyšetření byl použit
foropter společnosti Essilor Instruments Vision-R 800 – který umožňuje provádět plynulé změny
optické mohutnosti – a poloautomatické algoritmy pro určení refrakce. Průměrný věk
respondentů byl 35 let ±13 let (od 19 do 66 let) s průměrnou ametropií -2,55 D ±2,00 D (od -6,25
D do +2,63 D).
Citlivost na změnu dioptrií byla definována jako minimální rozdíl v dioptriích, na který je
pacient citlivý. Vyhodnocuje se pomocí distribuční křivky pravděpodobnosti jeho odpovědí, na
které polovina vzdálenosti odděluje dioptrické hodnoty odpovídající dvěma bodům
pravděpodobnosti -50 % a +50 % (Obrázek 6). Tyto dva body reprezentují oblast necitlivosti, ve
které pacient nedokáže jednoznačně vybrat jednu či druhou možnost. Interval, který je odděluje,
poskytuje spolehlivé vyhodnocení dioptrické citlivosti. Předepsaná dioptrická hodnota, která
207
odpovídá nulové pravděpodobnosti, udává nejpravděpodobnější hodnotu dioptrického prahu,
který je stanoven pro každou ze složek refrakce.
Hodnota vypočteného parametru v dioptriích
Obrázek 6 Měření pacientovy citlivosti na změnu dioptrií. Citlivost každého pacienta se vyhodnocuje pomocí
distribuční křivky jeho odpovědí podle aktuální dioptrické úrovně. Tato křivka reprezentuje pravděpodobnost jeho
odpovědí na každou možnost mezi 1 nebo 2.
Měření byla provedena pro různé tradiční testy používané při vyšetření refrakce:
 Určení sférické optické mohutnosti pomocí optotypů (písmena) nebo
duochromatického testu,
 Určení optické mohutnosti a osy cylindru (přepočítané na dioptrickou hodnotu)
pomocí Jacksonova zkříženého cylindru,
 Určení binokulární rovnováhy porovnáním pravého a levého oka pomocí testu
obsahujícím řádky písmen disociovaných polarizačními filtry.
Výsledky na obrázku č. 7 reprezentují pro každý test refrakce proporcionální rozložení
pacientů, kteří byli citliví na hodnoty menší než 0,125 D, 0,25 D a 0,375 D a také na hodnoty větší
než 0,375 D. Z grafu lze vyvodit následující závěry:
 Citlivost pacientů na změnu dioptrií se výrazně lišila v závislosti na použitém testu a
požadované složce refrakce. Použité testy proto mohou výsledek výrazně ovlivnit.
 Při měření sférické optické mohutnosti vykazovali pacienti nejnižší citlivost u testů
s optotypy (písmena): pouze 31 % jich mělo dioptrickou citlivost menší než 0,25 D.
Tento výsledek je obzvláště zajímavý, protože i když se optotypy při většině vyšetření
refrakce používají pro určování sférické optické mohutnosti používají nejčastěji, zdá
se, že jsou nejméně přesné. Citlivost pacientů byla nejvyšší při duochromatickém testu:
72 % z nich bylo citlivých na změny dioptrií menší než 0,125 D. Duochromatický test
se tudíž pro přizpůsobení sférické optické mohutnosti ukázal jako nejpřesnější.
208
 Při určování cylindrické optické mohutnosti bylo přinejmenším 56 % pacientů citlivých
na změny o méně než 0,125 D. Podobně 53 % pacientů bylo citlivých na dioptrický efekt
změny osy (tj. na přepočet změn osy cylindru na dioptrie) v krocích menších než 0,125
D. Pacienti byli tudíž citliví na mnohem menší změny optické mohutnosti a osy cylindru
než tradičně používané krokování 0,25 D.
 Při určování binokulární rovnováhy vnímala 42 % pacientů rozdíly menší než 0,125 D,
což odpovídá běžnému výskytu inverze v preferenci jednoho oka před druhým při
předsazení vyrovnávací optické mohutnosti +0,25 D před jedno oko. (Proto je nutné
zachovat rovnováhu korekcí, a pokud není možné zachovat přesnou binokulární
rovnováhu, upřednostnit dominantní oko). Pacienti byli proto často citliví na rozdíly
v korekci mezi pravým a levým okem menšími než obecně používané krokování 0,25
D.
Obrázek 7 Proporcionální rozložení klientů
Na základě provedených měření bylo možné stanovit
celkový koeficient dioptrické citlivosti každého pacienta pomocí průměru jejich citlivosti v
jednotlivých testech: sféry, cylindru a binokulární rovnováhy. Z kombinace těchto výsledků
vyplývá, že 95 % pacientů bylo citlivých na změny dioptrií menší než 0,25 D a že 44 % z nich
bylo citlivých na změny menší než 0,125 D (Obrázek 8).“
Závěr: Digitální zábrus umožňuje výrobu brýlových čoček s přesností
na 0,01 D.
Již před deseti lety spatřil světlo světa digitální zábrus společnosti Essilor pod názvem S-digital
surfacing, který umožnil výrobu brýlových čoček a jejich designů s maximální přesností. Díky
limitům v minimální změřitelné hodnotě refrakce klientů nebylo možné využít maximální
Obrázek 8 Procentuální
vyjádření senzitivity
209
potenciál této patentované výroby brýlových čoček. Avšak v současnosti s nástupem
subjektivních foropterů, které dokáží určit pacientovu přesnou refrakci pomocí plynulých změn
optické mohutnosti, je možné vyvinout novou kategorii čoček vypočítaných na základě refrakce
určené v krocích po 0,01 D. Vynikajících vlastností designu čočky a systémů pro výpočet tak lze
nyní využít k předepsání přesné korekce s přesnou optickou mohutností. Od roku 2021 je tento
typ čoček, který umožňuje pacientům nabídnout korekci blížící se jejich přesné ametropii,
dostupný i pro český a slovenský trh. Essilor uvádí tuto maximálně přesnou možnost vyrobené
korekce pod názvem AVA. Jedná se o soubor produktů, u kterých využitím digitálního obrábění
čoček, dokáže společnost Essilor vyrobit produkty s přesností 0,01 D.
210
Zdroje
1. Longo A., Meslin D., “A new approach to subjective refraction”, Point de Vue,
https://www.pointsdevue.com/article/new-approach-subjective-refraction-0 (May 2020)
2. Joret P., W.S. Ong, M. Hernandez, Marin G., Validation of a new subjective refraction
methodology, Vision and Physiological Optics conference, Athens (2018).
3. Woog K., Pichereau L., Péan V., Gatinel D., Répétabilité intra-examinateurs et
reproductibilité interexaminateurs d’une réfraction subjective, Réalités Ophtalmologiques,
n° 264, pp 48-54 (2019).
4. Sebag M., Meslin D., “
Refraction_patients_are_sensitive_to_increments_smaller_than_a_quarter_diopter”, Point de
Vue, https://www.pointsdevue.com/article/ September 2020)
5. Meslin D., “Réfraction Pratique”, Cahier d’Optique Oculaire, Essilor Academy Europe,
www.essiloracademy.eu (2008).
Název: Sborník přednášek
XII. CELOSTÁTNÍ STUDENTSKÁ KONFERENCE OPTOMETRIE
A ORTOPTIKY S MEZINÁRODNÍ ÚČASTÍ
Vydal: NCONZO, Vinařská 6, 603 00 Brno
Pořadatelé sborníku: doc. Mgr. Pavel Beneš, Ph.D., Mgr. Petr Veselý, DiS., Ph.D.,
Bc. Anna Gregarová, Bc. Eliška Vítková
Katedra optometrie a ortoptiky, LF MU, Komenského nám. 2,
662 43 Brno
Vydání: 2. rozšířené vydání
Počet stran: 210
Výrobní číslo: 65/2021
ISBN: 978-80-7013-611-9
Tirážní znak: 57-855-21