1
S B O R N Í K P Ř E D N Á Š E K
5. CELOSTÁTNÍ STUDENTSKÉ KONFERENCE OPTOMETRIE A
ORTOPTIKY
s mezinárodní účastí
konané pod záštitou pana prof. MUDr. Jiřího Mayera, CSc., děkana LF MU
dne 16. 10. 2014
v prostorách posluchárny P31 Fakulty sociálních studií MU, Joštova 10
602 00 Brno
generální sponzor
Pořadatelé sborníku: Bc. Eliška Kondéová, Bc. Lucie Buriánková, Bc. Anna
Kohoutková
2
P R O G R A M
5. celostátní studentská konference Optometrie
dne 16. 10. 2014 v 10:00 hod.
posluchárna P31 FSS MU, Joštova 10, 602 00 Brno
kontakt: optobrno@med.muni.cz
9:00 – 9:45 registrace účastníků (registration)
10.00 – 10.20 1. Zahájení – Introduction
doc. MUDr. Svatopluk Synek, CSc., přednosta KOO LF MU, doc. PhDr.
Miroslava Kyasová, PhD., proděkanka pro nelékařské obory LF MU, prof.
Kristina Mihić, bacc.ing.opt. University of Applied Sciences Velika Gorica,
zástupce generálního sponzora, firmy Cooper Vision, Bc. Lucie Buriánková,
zástupce studentů
10.20 – 10.45 2. doc. MUDr. Svatopluk Synek, CSc.: Nové poznatky o myopii- New
facts about myopia
10.45 – 11.15 3. Bc. Tomáš Dobřenský: Průmyslová výroba kontaktních čoček
- Industrial production of contact lenses
11.15 – 11.25 4. Bc. Vojtěška Mandáková, DiS.: Jak objektivně určit zrakovou ostrostHow
to objectively determine the visual acuity
11.25 – 11.35 5. Bc. Eliška Kondéová: Indikace využití elektrofyziologických
vyšetřovacích metod v oftalmologii- Indications for use of
electrophysiological examination methods
11.35 – 11.45 6. Bc. Anna Kohoutková: Princip polarizace světla a jeho využití
v optometrii- Principle of light polarization and its usage in optometry
11.45 – 11.50
diskuze k přednáškám (disscusion)
11.50 – 12.20
prezentace posterů (presentation of posters)
12.20 – 13.00
1. přestávka (1. break) 1. WORKSHOP 2 x 15min
13.00 – 13.10 7. Ivana Brekalo, Marko Bahlen: Fúze a binokularita- Fusion and
binocularity
13.10 – 13.20 8. Bc. Renáta Papcunová: Postnatální vývoj oka- The postnatal eye
development
13.20 – 13.30 9. Bc. Zuzana Kohoutová: Plná binokulární korekce a možnosti její
realizace- Full binocular vision and the possibilities of it‘s realization
13.30 – 13.40 10. Kateřina Dostálková: Dichoptické maskování při umělé degradaci
fixačního obrazu- Dichoptic masking during artificial degradation of fixation
image
13.40 – 13.50
11. Bc. Lucie Russnáková: Sports Vision Trainer
13.50 – 14.00
12. Bc. Emese Nagyová: Komparace korekce refrakčních vad brýlovou a
3
kontaktní čočkou z hlediska brýlové a geometrické optiky- Comparison
correction of refractive errors with spectacles and contact lenses in terms of
spectacle and geometrical optics
14.00 – 14.10
diskuze k přednáškám (disscusion)
14.10 – 15.00 2. přestávka (2. break) 2. WORKSHOP 3 x 15min
15.00 – 15.15
Soutěž (competition)
15.15 – 15.25
13. Matic Vogrič: Kontrastní citlivost- Contrast sensitivity
15.25 – 15.35 14. Petra Zámečníková: Výskyt refrakčních vad u dětí a jejich korekceIncidence
of refractive errors in children and their correction
15.35 – 15.45 15. Mia Kraljić: Vyhodnocení plynopropustných kontaktních čoček pomocí
fluoresceinu- Gas permeable contact lenses fluorescein pattern
15.45 – 15.55 16. Hašková Barbora, Krchňáková Veronika, Rosová Kateřina,
Odvárková Zuzana: Jarní semestr 2014 v Chorvatsku- The spring semester
2014 in Croatia
15.55 – 16.00
diskuze k přednáškám (disscusion)
16.00- 16.15 přestávka + hodnocení konference 3. WORKSHOP 1 x 15 min
(3. break + review of the conference)
16.15- 16.30 18. doc. MUDr. Svatopluk Synek, CSc.: Závěrečné slovo (final speech)
AFTER PARTY:
Brno, Dominikánská 7 18.00 -
18.45
19.00 -
…
Vyhlášení (Ceremony)
nejzajímavější přednáška (the best oral
presentation)
nejlepší poster - vyhodnotí komise ve
složení:
doc. MUDr. Svatopluk Synek, CSc., Bc.
Kateřina Kopalová, Bc. Petra Knížová
výsledky soutěže + vylosování 3 výherců
(competition results + lottery winners)
Raut, volná zábava (Raut, party)
POSTERY:
1. Bc. Hana Šimková
Přístroje pro měření rohovkových parametrů
Corneal parameters measuring devices
2. Bc. Lenka Pivodová
Sportovní optometrie
Sports Vision
3. Bc. Kateřina Strouhalová
Využití femtosekundového laseru při operaci katarakty
The use of femtosecond laser in cataract surgery
4. Bc. Lucie Malíková
Problematika výpočtu optické mohutnosti IOL
4
The problem of calculating the optical power of the IOL
5. Bc. Emese Nagyová
Komparace korekce refrakčních vad brýlovou a kontaktní čočkou z hlediska
brýlové a geometrické optiky
Comparison correction of refractive errors with spectacles and contact lenses in
terms of spectacle and geometrical optics
6. Bc. Renáta Papcunová
Postnatální vývoj oka
The postnatal eye development
7. Mgr. Marcela Dostálková
Subjektivní a objektivní metrika parciálních okluzorů
Subjective and objective metrics of partial occluders
8. Mirna Filković
Edukace pacienta s plynopropustnými kontaktními čočkami
RGP pacient education
9. Nikolina Puntarić
Měkké KČ a slzný film
Soft CL and tear film
10. Bc. Eliška Kondéová
Indikace využití elektrofyziologických vyšetřovacích metod v oftalmologii
Indications for use of electrophysiological examination methods
11. Bc. Soňa Škrabalová
Moderní trendy nitroočních čoček
Modern trends in intraocular lenses
12. Bc. Lucie Buriánková
Subjektivní metoda měření zrakové ostrosti a objektivní metoda Sweep VEP – je
možné jejich srovnání?
Subjective method of measurement of visual acuity and objective method Sweep
VEP – is their comparison possible?
13. Bc. Gabriela Spurná
Ověření aktuálních hodnot Duanovy křivky akomodační šíře
Verification of the actual values of Duan´s curve of the amplitude of
accommodation
14. Bc. Anna Kohoutková
Princip polarizace světla a jeho využití v optometrii
Principle of light polarization and its usage in optometry
WORKSHOPY:
1. Štěrbinová lampa
2. Bezkontaktní tonometr s pachymetrem
3. Fundus kamera
4. Rohovkový topograf
5. OCT
6. Optický biometr včetně rohovkového topografu (Aladin)
7. Optotyp do blízka
8. Akomodometr
9. Cheiroskop
10. Vergenční stereoskop
11. Erasmus Chorvatsko
5
OBSAH (CONTENT):
1. Úvodní slova _______________________________________________ 7
Introduction
2. Nové poznatky o myopii _____________________________________ 10
New facts about myopia
3. Průmyslová výroba kontaktních čoček__________________________ 27
Industrial production of contact lenses
4. Jak objektivně určit zrakovou ostrost___________________________ 31
How to objectively determine the visual acuity
5. Indikace využití elektrofyziologických vyšetřovacích metod ________ 44
Indications for use of electrophysiological examination methods
6. Princip polarizace světla a jeho využití v optometrii _______________ 77
Principle of light polarization and its usage in optometry
7. Fusion and binocularity _____________________________________ 92
8. Postnatální vývoj oka ______________________________________ 111
The postnatal eye development
9. Plná binokulární korekce a možnosti její realizace_______________ 128
Full binocular vision and the possibilities of it‘s realization
10. Dichoptické maskování při umělé degradaci fixačního obrazu____ 153
Dichoptic masking during artificial degradation of fixation image
11. Sports vison trainer________________________________________ 172
12 . Komparace korekce refrakčních vad brýlovou a kontaktní čočkou z
hlediska brýlové a geometrické optiky_______________________________ 178
Comparison correction of refractive errors with spectacles and contact
lenses in terms of spectacle and geometrical optics
13. Contrast sensitivity ________________________________________ 211
14. Výskyt refrakčních vad u dětí a jejich korekce __________________ 232
Incidence of refractive errors in children and their correction
15. Gas permeable contact lenses fluorescein pattern________________ 253
16. Jarní semestr 2014 v chorvatsku _____________________________ 261
The spring semester 2014 in Croatia
17. Přístroje pro měření rohovkových parametrů ___________________ 269
Corneal parameters measuring devices
18. Sports Vision Trainer ______________________________________ 294
Sports Vision Trainer
19. Využití femtosekundového laseru při operaci katarakty ___________ 311
The use of femtosecond laser in cataract surgery
20. Problematika výpočtu optické mohutnosti IOL __________________ 327
The problem of calculating the optical power of the IOL
6
21. Subjektivní a objektivní metrika parciálních okluzorů ____________ 349
Subjective and objective metrics of partial occluders
22. RGP pacient education _____________________________________ 357
23. Soft contact lenses and tear film _____________________________ 368
24. Moderní trendy nitroočních čoček ____________________________ 380
Modern trends in intraocular lenses
25. Subjektivní metoda měření zrakové ostrosti a objektivní metoda sweep
vep – je možné jejich srovnání? _____________________________ 404
Subjective method of measurement of visual acuity and objective method
Sweep VEP – is their comparison possible?
26. Ověření aktuálních hodnot duanovy křivky akomodační šíře_______ 424
Verification of the actual values of Duan´s curve of the amplitude of
accommodation
7
1. Úvodní slova
doc. MUDr. Svatopluk Synek, CSc.,
přednosta Katedry optometrie a ortoptiky LF MU a Kliniky nemocí
očních a optometrie FN USA Brno
Úvodní slovo
5. celostátní studentská konference
optometrie a ortoptiky s mezinárodní účastí
se na LF MU koná v tradičním podzimním
termínu. Jaké změny se odehrály od našeho
posledního setkání?
Je třeba připomenout aktivní účast
studentů a profesorů optometrie na 2.
Mezinárodní konferenci optometrie střední
i jihovýchodní Evropy v Chorvatsku.
Kromě nového materiálního zázemí katedry
je významná i prezentace brněnské
optometrie na odborných konferencích, je
třeba zmínit účast na kontaktologickém
sjezdu v Nymburce, každoročními
prezentacemi u příležitosti Slavíkových
oftalmologických dnů v Brně, aktivní účastí
na konferenci EAOO ve Varšavě.
Významnou se stává i publikační činnost
v odborném tisku a tvorba výukového
materiálu v multimediální podobě na
ELPORTALu LF.
Kombinovaný magisterský program
pokračujícího studia optometrie
v anglickém jazyce byl akreditován, pro
malý zájem studium nebylo zahájeno.
Věřím, že konference bude ukázkou
znalostí, praktických dovedností, námětem
do budoucnosti i přínosem pro vlastní
praxi. Přeji účastníkům hodně odborných
zážitků a zdárný průběh konference.
Introduction
The 5th
international student’s conference
of optometry and orthoptics is held in
traditional autumn term. What about news
from last meeting?
We must notice active presentation of our
students and professors on 2nd
international
optometry conference of central and SouthEastern
Europe in Croatia.
Our department obtained some new
equipment (simulator of direct
ophthalmoscope and some devices on
examination of binocular vision). Our staff
and students took place in contact lens
congress in Nymburk, 9th
Slavik
ophthalmologic days in Brno, and had an
active presentation on EAOO in Warszawa,
Poland.
Very significant is scientific publications of
my colleagues in magazines with impact
factor. Last but not least we cannot forget
production of textbook on ELPORTAL
(electronic portal) in medical faculty.
Two of our teachers was graduated PhD.
Our Masters Degree program in English
language was evaluated in Ministry of
Health, but for low interest we did not start.
I believe that conference will be
demonstration of knowledge, practical
skills, and bring a benefit for your own
practice.
I wish participants many scientific
experiences and successful proceeding
8
Úvodní slovo studentů – Bc. Lucie Buriánková, Katedra optometrie
a ortoptiky LF MU
Již pátým rokem se v těchto prostorách setkáváme na konferenci studentů optometrie. Oficiální název
konference se ale od předešlých let trochu pozměnil. Jelikož se na naší katedře druhým rokem studuje
i obor Ortoptika, tak bychom vás chtěli přivítat na 5. celostátní studentské konferenci Optometrie a
Ortoptiky s mezinárodní účastí. Jak z názvu vyplývá, i letos přijali naši pozvání hosté a studenti z
univerzity ve Velike Gorici, za což jim velice děkujeme.
Za naše již tradiční setkávání a předávání si informací z oborů Optika, Optometrie a nově i Ortoptika
patří velké díky studentům, kteří se podíleli na organizaci konference, i těm, kteří se s námi dnes
podělí o své poznatky. Také děkujeme patronům samotné konference, panu doc. MUDr. Svatopluku
Synkovi CSc. a paní Mgr. Sylvii Petrové.
V letošním roce se sponzorem naší konference stala firma Coopervision, které také velice děkujeme.
Během celé konference proběhne prezentace 13 prací našich studentů, po prvním bloku přednášek
nám budou představeny postery, které jsou vystaveny před posluchárnou, a během všech přestávek si
je můžete samozřejmě prohlédnout. Chtěli bychom Vás požádat, abyste pečlivě sledovali přednášky,
které budou probíhat a hodnotili si je. Na konci konference nám odevzdáte váš názor, která prezentace
byla podle vás nejlepší. Podle počtu hlasů bude stanoven vítěz s nejlepší prezentací. Také se během
konference uskuteční soutěž posterů. Ty bude hodnotit odborná porota, kterou tvoří pan doc. MUDr S.
Synek CSc. a dvě studentky optometrie – Petra Knížová a Kateřina Kopalová, které byly vybrány po
pečlivé úvaze. Před druhou přestávkou proběhne soutěž, které se zúčastníte vy všichni. Přesné
instrukce vám budou dány ve vhodný čas.
Vyhlášení výsledků proběhne na afterparty, která se bude konat po skončení konference od 18 hodin
v klubu Two Faces.
Doufáme, že i letošní konference bude pro vás zajímavá a poutavá a také že vás obohatí o další
zajímavé informace z oborů Optiky a optometrie a také Ortoptiky.
Přejeme Vám příjemně strávený den.
9
For the fifth year, we have met at optometry students conference in these areas. The official name of
the conference was little changed from previous years. Second year, students could study new
discipline - the Orthoptics In our departmetr. So we would like to welcome you to the 5th national
student conference Optometry and Orthoptics with international participation. As the title suggests,
guests and students form the University of Velika Gorica accepted our invitation. We thank them for
their visit.
We also thank all studensts who participated in the organization of the conference and also thank
those who are with us today. We also thank the patrons of the conference, Mr. doc. MUDr. Svatopluk
CSc. and Mrs. Mgr. Sylvia Petrova.
Sponsor of our conference has become a company Coopervision this year. Thank them very much.
Throughout the conference 16 works of our students will be presented. After the first block of
presentations it will be presented posters, which are displayed in front of a lecture hall. We would like
to ask you to carefully follow the lecture, which will be conducted and evaluated them. At the end of
the conference you will select the best presentation form your opinion. According to the number of
votes will be determined the winner of the best presentations. Also during the conference, there will be
a competition of posters. They will be evaluated by a professional jury consisting of Mr. doc. MUDr.
S. Synek, CSc. and two optometry students - Petra Knížová and Kateřina Kopalová, who were selected
after careful consideration. Before the break will be a competition that you go to all of you. Precise
instructions will be given at the appropriate time.
Results will be announced at the afterparty, which will be held after the conference from 18 hours in
Two Faces.
We hope that this conference will be of interest to you and engaging, and that will enrich you with
other interesting informations in the fields of Optics and Optometry and Orthoptics.
We wish you a pleasant day.
10
2. NOVÉ POZNATKY O MYOPII
doc. MUDr. Svatopluk Synek, CSc.
Klinika nemocí očních a optometrie, FN u sv. Anny
Katedra optometrie a ortoptiky, LF MU
Brno, Česká republika
Účel: shrnout znalosti o myopii a doporučené nové léčebné strategii
Metodika: myopie je problém oftalmologie i optometrie. Jsou shrnuty nové poznatky z
literatury a klinických studií
Výsledky: asi 25 – 50% osob v Evropě, ale 60 -100% osob v Asii jsou myopové. Rozložení se
liší mezi venkovem a průmyslovými oblastmi. Vysoká myopie postihuje makulu, a má i vážné
klinické komplikace, jako jsou choriodeální neovaskularizace, atrofie, zadní stafylomy skléry,
neuropatie optického nervu a vysoká incidence odchlípení sítnice.
Závěr: prevalence myopie přináší sociální, vědecké, medicínské i politické otázky. Nové
poznatky, nová technologie, refrakční chirurgie přináší naději pro budoucí léčbu myopie
Klíčová slova: myopie, brýle, kontaktní čočky, prevence
Proč se v současné době na celém světě a především ve východní Asii hovoří o myopii?
Důvodem je současná studie v Jižní Koree, která odhalila, že většina 19 letých mužů je
krátkozrakých. Při odvodech se ukázalo, že 96,5% branců je krátkozrakých.
Nejedná se pouze o tento nález. Vysoká myopie, která je definována jako sférický ekvivalent
nad -6 dioptrií se v současnosti vyskytuje u 2% populace v USA a v Evropě, ale u 21,6%
Korejců.
11
Dosud nemáme poznatky o tom, které mechanismy ovlivňuji vznik myopie, tím pádem
nemůže udělat žádná preventivní opatření a v okamžiku vzniku pak neznáme jak ji dále léčit.
Otázky a problémy o myopii:
1. Jaký je v současnosti a v budoucnosti vliv myopie na zdraví a ekonomii?
U dorostenců je vzrůst incidence dobře dokumentován. Dá se očekávat vzrůst výskytu myopie
během 3 – 4 dekád z 25% na 50% na západě (USA a Evropa) a z 60 na 100% ve východní
Asii. Z těchto údajů lze dedukovat, že na světě je v současné době okolo 200 miliónů
krátkozrakých, v roce 2020 jich může být okolo 900 miliónů.
Výskyt myopie u mladších osob souvisí s postupným narůstáním myopie u dětí. Nejčastěji
bývá zjištěna u školních dětí, ačkoliv začíná již dříve. Výskyt v Singapuru u čínských dětí ve
věku 6 – 72 měsíců je okolo 11%.
Výskyt je různý vzhledem k etniku a místu, toto ukazuje na vliv genetických i zevních
faktorů, které ovlivňují četnost. Čínské děti jsou více myopické než jiné, a v Asii je výskyt
krátkozrakosti u dětí větší než v Evropě.
Liší se výskyt u městských dětí a venkovských. Populační studie s osob obdobných
genetickým původem z Indie, Nepálu a Číny ukazují nižší výskyt u dětí z venkova.
Větším problémem je zvyšující se počet pacientů s těžkou progresivní myopií. Tento fakt je
zaznamenán na celém světě, ale nejvíce ve východní Asii, kde je výskyt okolo 20%. V
západních zemích je uváděn v 1- 2%. U progresivní myopie je postižena makula, případné
komplikace zahrnují neovaskularizaci cévnatky, myopický konus, myopickou makulární
retinoschízu, makulární díru, kataraktu, glaukom, odchlípení sítnice, ztekucení sklivce a zadní
stafylom. Často je postižený i zrakový nerv neuropatií. Dalším problémem je odhadnutí
výsledku refrakční chirurgie. Na tento problém by se měli zaměřit veřejné zdravotnické
organizace a vzhledem k ekonomické náročnosti především v rozvojových zemích. Porucha
vidění je běžně korigována brýlemi nebo kontaktními čočkami, avšak v rozvojových zemích
ne. Mezinárodní organizace prevence slepoty (IAPB) odhaduje potřebu ročních výdajů ročně
okolo 202 biliónů dolarů. Pro zajištění odpovídající zdravotní péče je nutné investovat okolo
28 biliónu dolarů. IAPB doporučuje zahrnout požadavek na péči o zrak do programu OSN pro
rok 2015.
12
Přehled v USA odhaduje náklady na optické pomůcky v roce 1990 3,9 – 7,2 biliónů dolarů.
Tento údaj byl získán započtením každého staršího 12 let, který potřeboval brýle na dálku.
Když srovnáme náklady na příklad na Alzheimerovu chorobu tak v roce 2012 se utratilo 200
biliónů dolarů, 245 biliónů dolarů za diabetiky a kardiovaskulární choroby stály 5 312 biliónů
dolarů.
Do současné doby se počet krátkozrakých minimálně zdvojnásobil, a tak současná potřeba
nákladů na optické pomůcky v USA může činit okolo několik desítek biliónů dolarů. A tyto
výdaje budou postupně narůstat.
2. Jakým mechanismem vzniká krátkozrakost
Přes 100 let výzkumu vývoje refrakčních vad není etiologie myopie dostatečně objasněna.
Víme, že oko je příliš dlouhé nebo lomivost optických prostředí moc vysoká. Součásti
optického systému oka: axiální délka, lomivost rohovky, hloubka přední komory musí být v
rovnováze, pro vznik ostrého obrazu na sítnici. Tento stav nazýváme emetropie, slovo z
řečtiny znamenající odpovídající či dobře utvářené. Když budeme znát, které faktory
pomáhají, nebo naopak zhoršují myopii, dostáváme se k podstatě vzniku. Známe několik
faktorů: nejdůležitější se zdá venkovní světlo, které udržuje emetropii.
Trávením času pobytem doma se myopie zhoršuje. Existuje několik verzí, jakým
mechanizmem působí. Jedna z nich je nesourodost expozice světlu. Venku je hladina
osvětlení okolo 50 – 100 000 luxů, uvnitř pouze okolo 1000 luxů a často i 500 luxů. Zvýšená
expozice světlu zvyšuje sekreci
dopaminu v sítnici. U zvířat byl v experimentu prokázán účinek dopaminu na inhibici růstu
axiální délky oka. Tedy dítě trávicí volný čas v přírodě má menší šanci vzniku myopie než
dítě trávicí čas doma. Jiné vysvětlení zahrnuje periferní vidění. Ve volné přírodě (u moře, v
přírodě) je centrální i periferní vidění ostré. Tento stav udržuje symetrii oka a emetropii. V
místnosti zrakové podněty se liší, centrální vidění je zaostřeno na televizi, knihu; periferní
vidění je rozmazané. Studie na zvířecím modelu ukazují, že tento mechanizmus ovlivňuje
refrakční stav oka a může zapříčinit refrakční vadu. Proto dítě, které tráví mnoho času doma,
bývá častěji krátkozraké.
Zvyšující se poznatky, které faktory ovlivňují refrakční stav oka, pak snad nalezneme
efektivní léčbu krátkozrakosti.
13
3. Které faktory ovlivňují vznik myopie?
Jedná se o směs genetických a environmentálních komponentů. Jaký je vliv jednotlivých, je
stále předmětem studií.
V roce2005 meta analýza 300 prací snižovala vliv genetických faktorů. Byla zdůrazněna
variabilita u geneticky podobných souborů vlivem prostředí. Například Indové v Singapuru
byli v 70% myopové, zatímco v Indii je výskyt okolo 10%. Vysvětlením je, že prostředí mění
výrazně genetické vlohy.
Když matka říká: „nedívej se dlouho na televizi nebo si poškodíš oči? Ne. Vliv televize,
monitorů, smartfónů má malý vliv na myopii. To co nepoznala, je fakt, že učení (mnoho
čtení) znamená větší aktivitu doma a menší pobyt na slunku v přírodě, které snižuje risk
vzniku myopie.
Vlivy prostředí nemohou vysvětlit, proč v některých rodinách je vysoký výskyt myopie, zde
musíme připustit i genetické faktory. V současnosti je známo okolo 68 genů napříč všemi
chromosomy, které jsou spojeny s refrakční vadou včetně dalších 20, které zjistilo
Konsorcium pro refrakci a myopii a společnost 20andMe, které sledovaly jiné faktory.
Zajímavým je zjištění, že nejsou genetické rozdíly mezi Evropany a Asiaty. Špatnou zprávou
je fakt, že geny mají velmi malý (avšak aditivní) efekt, což vylučuje jednoduché řešení.
Dobrou zprávou je že mohou být seřazeny do funkčních celků a tím nám umožnit poznání a
možnost budoucí léčby. Tyto metabolické celky zahrnují neurotransmisi, metabolismus
vitaminu A, vývoj oka a remodelaci obalů oka.
Velký pokrok je v poznání vlivu prostředí. Randomizované studie dokáží odhalit vliv
slunečního záření, osvětlení, pobytu v přírodě. V některých případech je využito i světelných
senzorů pro upřesnění expozice.
Výsledkem bude integrace získaných informací, kombinací genetické predispozice a vlivu
prostředí na rozvoj myopie. V tomto okamžiku se zlepší i naše terapeutické možnosti
4. Jaké jsou současné a potencionální možnosti léčby myopie?
14
Brýle, kontaktní čočky, intraokulární čočky umožňují získat ostrý obraz na sítnici. U pacientů
s neprogresivní myopií (-3 a méně) jsou to vynikající pomůcky. Ale u vysoké a především
progresivní myopie jsou nezbytné postupy, které snižují či odstraní riziko vzniku.
Přehled současných efektivních postupů:
Změna chování:
meta-analýza účinku pobytu dětí s rizikem myopie ukázala, že každá hodina strávená v
přírodě snižuje progresi myopie o 2%. Existuje několik možných vysvětlení, včetně zvýšené
expozice slunci. Například zornice více reaguje venku, než doma, toto zvyšuje hloubku
ostrosti, zaostřuje obraz, zatímco jiné vysvětlení je účinek zvýšené fyzické aktivity.
Účinek léků:
Použití kapek s antagonistů muskarinových receptorů jako atropinu a pirenzepinu bylo
zkoušeno, protože se předpokládal vliv akomodace na progresi myopie.
1% atropin snižuje progresi dětské myopie. Nevýhodou jsou vedlejší účinky – rozmazané
vidění, zvýšená citlivost na světlo vzhledem k mydriaze, což činí tento lék komerčně
nevyužitelným. V současnosti se zkouší 0,01% atropin, který dělá menší cykloplegii a lépe se
snáší. Při přerušení aplikace není zvýšená progrese. Pirenzepine 2% gel 2x denně snižuje
progresi myopie o polovinu.
Optická intervence:
Ortokeratologie: či korekce v noci- používají se plynopropustné kontaktní čočky, které
remodelují rohovku, snižují myopii a zlepšují vidění u dospělých. U dětí nacházíme i další
benefit, a to snížení růstu axiální délky oka. Ortokeratologie je účinná do – 4 dioptrií.
Bifokální měkké kontaktní čočky s centrem na dálku mají podobný účinek. Ve srovnání s
monofokálními čočkami u dětí bifokální čočky snižují myopii a růst axiální délky.
Multifokální kontaktní čočky mají podobný účinek, progrese myopie se snižuje na polovinu a
růst axiální délky o 1/3.
Chirurgická intervence:
15
Dospělý myopové se léčí několika refrakčními postupy. Je třeba zdůraznit, že patologie
zadního segmentu zůstává. V některých indikacích jsou zákroky dělány i u dětí.
Nejčastěji se jedná o laserové zákroky- PRK, LASIK, Femto LASIK, SMILE, kde se odstraní
malé množství stromatu rohovky a tím se sníží oční vada. V posledních 20 letech tak bylo
léčeno více než 50 miliónů osob na světě.
Fakické nitrooční čočky jsou určené pro střední a vysokou myopii. Výhodou je reverzibilita
zákroku.
5. Co můžeme udělat pro prevenci myopie?
Protože axiální délka oka je ireverzibilní, jedinou možnou cestou je intervence u dětí co
nejdříve po zjištění myopie.
V současnosti neexistuje jednotná strategie. Ale vzájemná kombinace založená na kombinaci
klinických zkušeností a zdravotnických výzkumů může fungovat.
Základem je pravidelné vyšetřování dětského visu. Toto musí zahrnovat nejenom vyšetření ve
škole, ale i děti předškolního věku či batolata. Myopie se rozvijí zpočátku velmi rychle,
intervence v tomto
čase je vysoce účinná. Kromě předpisu brýlí oční lékař může nabídnout léčbu progrese od
speciálních kontaktních čoček po předpis očních kapek.
Refraktivní intervence u dětí, od ortokeratologie po měkké bifokální kontaktní čočky, má své
nezastupitelné místo v léčbě. Nevýhodou je možnost odhadnutí výsledného efektu. Další
možností je změna chování, tedy aby děti trávily v přírodě alespoň 2 hodiny denně. Avšak
nyní průměrné americké dítě tráví 30 minut v přírodě, a 7 hodin doma u elektronických
hraček. V jiných zemích rodičovské úsilí o dosažení vzdělání u dětí je překážkou pobytu v
přírodě. Opět v Singapuru před15 lety zahájili program, kterým informovali o nutných
přestávkách při práci do blízka. Program nasměroval rodiče, školu a děti, aby nezapomínali na
pobyt venku jako součást pracovního dne. V uplynulých pěti letech se výskyt myopie
stabilizoval v přímém kontrastu s rychlým růstem v uplynulých 30 letech.
Zatím není více využívána farmakologie, vedlejší anticholinergní účinky jsou její překážkou.
Hledají se nová farmaka. Možná využijeme i nové informace z genetických studií.
16
Databáze zdravotní, státní i obchodní, které využívají PC, znamenají, že vliv případných
opatření na populaci může být rychlý a snadnější než dříve.
Oko s progresivní myopií je zranitelné oko. Snížení prevalence myopie na celém světě a
zvláště ve východní Asii prezentuje sociální, vědecké, lékařské a politické výzvy. Chybění
magické kuličky a sofistikovaných mechanizmů vzniku myopie přináší komplikace. Řešení je
neodkladné, vyžaduje velké úsilí a dostatečné finance. Naštěstí inovace se získávají, a přináší
určité nové léčebné možnosti.
Literatura
1. I Morgan and K Rose, "Haw genetic is school myopia?", Progress in Retinal and Eye 24, 1-
38 (2005).
2. JS Sherwin, M H Reacher; RH Keogh, et al, "The Association between Time Spent
Outdoors and Myopia in Children and Adolescent. A Systematic Review and Meta-analysis",
Ophthalmology 119, 2141—2151 (2012).
3. Gallagher R.: Myopia Dystopia. The Ophthalmologist, November/December 2013, 17-21.
17
SOME NEW FACTS ABOUT MYOPIA
doc. MUDr. Svatopluk Synek, CSc.
Department of Ophthalmology and Optometry, St. Anne hospital
Department of Optometry and Ortoptics, Medical Faculty, Masaryk University
Brno, Czech Republic
Purpose: To report latest knowledge about near-sightedness and recommend a new treatment
strategy.
Methods: High myopia represent continuing problem in ophthalmology and Optometry.
Author brings some new facts from literature and clinic studies.
Results: From 25 – 50% people in Europe, but 60 – 100% people in Asia are myopic. There is
distinct division between urban and rural areas. High myopia especially involves the macula
and has serious complication e.g. choroidal neovascularisation, myopic chorioretinal atrophy,
posterior staphyloma, neuropathy and high incidence of retinal detachment.
Conclusion: prevalence of myopia present social, scientific, medical and political challenge.
New finding, new technology, maybe refractive surgeries bring expectation to future myopia
management.
Keywords: myopia, spectacles, contact lenses, prevention
Why then is there a spreading unease across the world culminating in near-panic in certain
East Asian countries over myopia? The answer is that a recent survey in South Korea revealed
the almost surreal fact that essentially all 19 year-old males there are myopic. Their military
has compulsory conscription at that age, and 96.5% of conscripts are myopic.
18
And it can be much more than a mild inconvenience. High myopia, usually defined as
spherical equivalent diopters, is said to affect around 2 percent of the population in the United
States and Europe — and 21.6 percent of those Korean conscripts.
We have no clear understanding of the mechanism by which myopia develops, which means
we can do absolutely nothing to prevent it from occurring, and once it starts we have precious
little idea about how to contain it.
The questions and problems about myopia are:
1. What are the current and likely future impacts of myopia on health and the economy?
The reach of myopia is well illustrated in adolescents. Following well-documented increases
in prevalence over the last three to four decades, currently 25 to 50 percent of adolescents in
the West and between 60 and 100 percent in East Asia are myopic. The burden extends well
beyond the
period of transition to adulthood, of course, and back-of-the- envelope calculations suggest
that there are 200 million myopes in the world today; by 2020, there may be 900 million.
The prevalence in young adults results from a gradual increase in cases per year throughout
childhood. Myopia often becomes apparent in school-age children, although the problem may
have its roots even earlier in life. Indeed, the prevalence of myopia in Singapore Chinese
children aged 6 to 72 months stands at 11 percent.
Rates vary dramatically with ethnicity and with location, providing clues to the genetic and
environmental factors that underlie the epidemic. Chinese children are more likely to be
myopic than any other ethnic group, while the prevalence in Asian children generally is
higher than in European children.
There is also a distinct division between urban and rural areas. Population studies of paired
groups with similar genetic backgrounds in India, Nepal and China, for example, consistently
demonstrate a lower prevalence of myopia in children from rural locations.
The most serious concern is the rising numbers of patients with high myopia. This is a feature
across the world but is most pronounced in East Asia, where a number of studies have
reported prevalence exceeding 20 percent; in the West, the figure is in the low single digits.
19
High myopia especially involves the macula. Potential complications include choroidal
neovascularization, myopic chorioretinal atrophy, myopic macular retinoschisis, myopic
macular holes, cataract, glaucoma, retinal detachment, lacquer cracks and posterior
staphyloma. The optic nerve may also be affected, causing myopic conus and myopic optic
neuropathy. And a final problem is that the results of refractive surgery are less predictable.
Obr6 This alarming menu illustrates the need for concerted action on the part of public health
organizations everywhere. In looking at the economic impact, the spotlight must first be shone
on developing countries. "Avoidable distance vision impairment," caused by problems that
are readily addressed with spectacles and contact lenses in other parts of the world, has been
estimated to cost $202 billion per annum by The International Agency for the Prevention of
Blindness (IAPB). But the economic cost is dwarfed by the humanitarian toll of uncorrected
refractive errors. The problem could be eliminated, according to IAPB, by an investment of
$28 billion to establish the required eye care services. To promote this solution, IAPB
proposes to integrate eye care into the United Nation's post-2015 Millennium Development
Goals. It is a logical fit, given that the Millennium Goals are geared to improving economic,
social and health outcomes.
How about the developed world? A survey in the United States estimated that in 1990 the
price of correcting vision impairment owing to refractive error was be $3.9 billion and $7.2
billion. This figure was based direct costs of providing spectacles to everyone over age of 12
who need refractive correction to achieve good distance vision. While this is a big number, it
is dwarfed by the heavyweights of healthcare, the chronic diseases for example, spending on
dementias including Alzheimer’s disease topped $200 billion in 2012, while diabetes cost
$245 billion and heart disease and stroke combined accounted 5312 billion.
Given a doubling in the number of myopes since the study was published, plus the fact that no
costs beyond the provision of eyeglasses were included, it is not hard to imagine that the
annual cost to the US of refractive errors runs to several tens of billions. And these costs will
continue to climb steeply if solutions are not forthcoming.
2. What is the mechanism by which myopia develops?
Despite a century of interest in refractive development, the etiology of myopia is still not fully
understood. What is known is that myopia results when an eye is too long for its optical
power or optically too powerful for its axial length. The components of the optical system,
20
such as axial length, refracting power of the cornea and depth of the anterior chamber, must
remain in sync as the eye grows to ensure that objects are brought into Sharp focus. "The
hypothesized mechanism by which this is brought about is called emmetropization, a term
derived from the Greek emmetros, meaning”well-proportioned” or”fitting”. Identifying
aspects of the visual experience that might aid, or hinder, the process of emmetropization
provides clues as to why myopia develops. Several factors have been identified; the
mechanism du jour is that outdoor light exposure helps maintain emmetropia.
Spending too much time indoors, and not enough time outdoors promotes myopia. There are a
couple of mechanistic explanations for this indoor/outdoor light phenomenon. These
explanations are not mutually exclusive. One is the huge disparity in the level of light
exposure. Outside, light level readings are in the range of 50-100,000 lux; indoors, values are
less than 1,000 lux, and mostly closer to 500. Increased exposure to sunlight promotes
dopamine neurotransmission in the retina; in animal models, dopamine signaling is associated
with an inhibition of axial elongation. Thus, a Child exposed to a sufficiency of outdoor light
is less likely to develop myopia than if he or she spends most of the time indoors. Another
possible mechanism involves peripheral vision. An outdoor vista, such as that experienced at
the ocean or in the countryside provides dioptric continuity throughout the visual field: both
central and peripheral vision is clear, unblurred. This state may help maintain symmetry of the
eyeball, and promote emmetropia. Indoors, dioptric stimuli vary widely across the visual
field. Central vision may be focused on a television screen or words on a page, but a Wide
range of light sources and objects at different distances means that the peripheral retina is
likely to be defocused. Studies in animal models indicate that this kind of optically-imposed
defocus impacts upon central refractive development: when the periphery of the eye is
defocused, refractive errors are more likely to occur. Hence, the Child spending his or her
time indoors is more inclined to be myopic.
Increased understanding of the factors that influence refractive parameters and how these
interact should lead to more effective treatments to slow myopia progression or to prevent its
onset.
3. What factors contribute to susceptibility to myopia?
21
There is clearly a mix of genetic and environmental components involved in the development
of myopia, but the contribution of each, and the ingredients that make up that contribution, are
still being teased out.
Back in 2005, a meta-analysis of some 300 papers downplayed the role of hereditary factors.
It noted distinct variations in prevalence between genetically similar cohorts in different
environments: for instance, the high prevalence of myopic Indians in Singapore (70 percent of
18-year-old men), while in India itself the rate was roughly IO percent. Tie simplest
explanation of such findings is that a massive environmental effect is swamping the genetic
influence.
So, was mother right when she said, "Don't stare at the television too long or your eyes Will
go square"? No. Despite the folklore of "screens damaging eyes,” which has been passed
down the generations in the form of watching TV, playing video games, working with
personal computers, to today's use of smartphones, their impact appears to be minimal. What
Mother failed to identify is the crystal-clear relationship between education (and socioeconomic
status) and myopia prevalence in children. ”Education” likely means "more
reading,' supporting the idea that ”nearwork” is a significant risk factor In myopia.
Additionally or alternatively, increased indoor activity means less outdoor activity. As noted
above, a strong body of evidence links outdoor activities, such as sports (though not indoor
sports) and the amount/duration of sunlight exposure, to reduced risk of myopia in children.
Thus, for”environmental factors,” read”lifestyle"; an important distinction when comparing
myopia incidence on a global scale.
Environmental factors alone cannot, however, explain why so many individuals within a
single family present with myopia; there must be a substantial role for genes. Altogether, an
extraordinary 68 genes across all chromosomes have been associated with refractive error,
including 20-some recent additions from the international Consortium for Refraction and
Myopia (CREAM) and the company 23andMe, who corroborated each other's findings.
Interestingly, no significant genetic differences between Europeans and Asians were
discovered. The bad news is that many of the genes have very slight (though additive) effects,
ruling out a simple solution. The rather better news is that they can be mapped onto functional
pathways, giving pointers on how to improve our basic understanding and, by extension, our
22
ability to treat this perplexing condition. The pathways include neurotransmission, vitamin A
(retinol) metabolism, eye development and remodeling of the extracellular matrix.
Rapid progress is being made on the environmental component too. Randomized clinical trials
are underway to more precisely pin down the impact of sunlight, bright light, and/or outdoor
exposure; some of these studies use wearable light sensors in place of questionnaires to
capture data more rigorously.
The ultimate goal will be to integrate the two streams of information, pinpointing unfavorable
combinations of genetic predisposition and environmental factors that are particularly risky
for the development of myopia. At that point, improved therapeutic options may come into
focus.
4: What are the current and potential treatments for myopia?
Spectacles, contact lenses and intraocular lenses bring the image closer to the retina, helping
to render a Sharp, focused image. For patients with low, non-progressing myopia (-3.00
diopters or less), that's great. But for those with mid or high myopia, and especially for
children with progressing myopia, strategies that reduce the rate of progression are highly
desirable.
Here's a selection of effective approaches:
Behavioral interventions
A meta-analysis of studies that looked at the effect of increased outdoor time on children's
risk of myopia (2) concluded that each additional hour spent outside per week reduces the
odds of myopia by two percent. There are several potential (and non- exclusive) explanations
for this, including the
aforementioned increased exposure to sunlight. For example, pupils are more constricted
outdoors than indoors, which increases the depth of focus and reduces blur, slowing eye
growth. Another theory points to an assumed reduction in near work given that more time is
spent outdoors, while a further suggestions is that physical activity itself prevents myopia.
Pharmacological interventions
23
Pharmacotherapy with muscarinic receptor antagonists like atropine and pirenzepine has been
evaluated, initially because accommodation appears to play a role in the progression of
myopia.
The use of 1% atropine is effective in slowing childhood myopia progression. However, the
decision to administer to children over an extended period must always be approached with
care. Atropine's side effects include blurred vision increased light sensitivity and constantly
dilated pupils, making it commercially impractical. More recently, 0.01% atropine has been
evaluated; it also slows the development of myopia, but with less cycloplegia and better
tolerability. A further bonus is that there are lower levels of rebound progression on
termination of treatment. Pirenzepine has also been evaluated in a randomized placebocontrolled
trial: relative to placebo, a 2% gel formulation administered twice-daily almost
halved the rate of myopia progression in children.
Optical interventions
Orthokeratology — or overnight vision correction — uses specially designed rigid gaspermeable
contact lenses that reshape the cornea, reducing the extent of myopia and
correcting vision in the short-term for adults. In children, there is an additional benefit: the
rate at which the eye's axial length elongates is reduced, slowing the development of myopia.
A recent study showed that progression of myopia in children wearing orthokeratokeratology
contacts was significantly less than a control group over a year evaluation. Orthokeratology is
said to be effective up to -4.00 diopters.
Bifocal soft contact lenses (BSCLs) with a distance center may provide a similar effect as
corneal reshaping. One comparison of BSCLs against single-vision soft contact lenses
(SVSCLs ) in children showed significant slowing of both myopic and axial length
progression. Soft multifocal lenses appear to have similar effects in children; in a recent
clinical trial, the rate of myopia progression was halved, and axial elongation reduce by one
third compared with SVSCLs.
Surgical interventions
For adults (though not for children save in a small number of special cases) there are several
surgical techniques that can be employed. They have no effect on the underlying posterior
24
segment pathology. Existing axial eye elongations are reversed, the vitreous chamber
continues to lengthen unabated, and the risk of posterior segment sequel remains.
Laser procedures have been used to treat nearsightedness in around 50 million adults over the
past 20 years. The cornea is reshaped by removing a small amount of eye tissue using a highly
focused laser beam. Recent developments include the cutting and extraction of a lenticule, a
disc-shaped Piece of corneal tissue.
Phakic intraocular lenses (IOLs) are gaining currency for moderate and high myopias. The
implanted lenses have the advantage of being removable, and their effects reversible.
5. How do move towards prevention of myopia?
Since axial lengthening of the eye isn't reversible, the only way to prevent myopia is to stop it
developing in the first place. That means intervention in children, as soon as signs of nearsightedness
appear — which could be in infanthood.
At present, no single strategy can prevent childhood myopia. However, shrewd combinations
of current tactics, based on novel clinical algorithms and public health initiatives, are having a
marked impact.
Regular screening of children's vision is an essential part of any strategy. This must include
not only school visits by optometrists, ophthalmologists but assessment of younger, preschool
children and even babies. Myopia develops most rapidly in the initial couple of years
— and it's during this period that interventions can make the biggest difference. The
emergence of Myopia Control Clinics will help ensure efficient delivery of treatment to
myopic children and young adults. In addition to providing conventional glasses to correct
myopia, doctors will be offering treatments for controlling the condition's progression,
ranging from special contact lenses to prescription eye drops.”
Refractive interventions in children — from orthokeratology to soft bifocal contact lenses —
certainly have a place in a myopia control strategy. Such approaches work for many children,
but the extent to which they prevent myopia progression is unpredictable. It's an area that is
continually evolving, and more effective contact lenses are likely to be introduced
periodically. Other components of a fully integrated strategy are more easily stated than
implemented. For example, having children spend more than two hours a day outdoors does
25
seem to prevent — or at least substantially retard — the development of myopia. However,
today, the average American kid spends under 30 minutes a week in unstructured outdoor
play, while devoting seven hours indoors in front of electronic screens. In Other countries,
parental obsession with academic attainment is an equally large obstacle to outdoor play. It is
going to take a concerted and creative marketing campaign to nudge families into changing
their lifestyles. Again, Singapore offers an example of one way forward. The program there
was initiated around 15 years ago, built around the message to take breaks from nearwork.
Since the importance of outdoor exposure became known, some eight years ago, programs
directed at parents, schools and schoolchildren themselves have made outdoor activities an
essential part of the day. In the past five years, the rates of myopia have almost stabilized,
contrasting dramatically with the rapid growth in the previous three decades.
Notably lacking from most current myopia prevention strategies are pharmaceutical
interventions. While atropine and pirenzepine are effective, their anticholinergic side effects
have precluded prescription (though hopes for 0.01 % atropine remain high). The search for
new agents that have a better therapeutic with fewer side effects is underway and may benefit
from the growing body of genetic information. Who would bet against such remedies being
found? The Size of the market provides great incentive to industry.
The „database state," where healthcare, governmental and commercial records are all
maintained electronically, means that almost population-wide assessments of public health
and the impacts of interventions can be made rapidly, and far more easily than what was
previously the case.
'The highly myopic eye is a vulnerable eye. Reversing the prevalence of myopia — across the
entire globe but especially in East Asia — presents a monumental social, scientific, medical
and political challenge. The lack of a "magic bullet” and of a sophisticated knowledge of the
mechanism by which myopia develops complicates matters. But the stakes are high. There is
a real prospect of everyone being nearsighted in certain locations, including huge numbers of
high myopias who will have significant vision-related problems. A solution seems to be
emerging but it will require great discipline and deep pockets to implement. Hopefully,
innovations will continue to bring that solution within more certain reach.
References
26
1. I Morgan and K Rose, "Haw genetic is school myopia?", Progress in Retinal and Eye 24, 1-
38 (2005).
2. JS Sherwin, M H Reacher; RH Keogh, et al, "The Association between Time Spent
Outdoors and Myopia in Children and Adolescent. A Systematic Review and Meta-analysis",
Ophthalmology 119, 2141—2151 (2012).
3. Gallagher R.: Myopia Dystopia. The Ophthalmologist, November/December 2013, 17-21.
27
3.PRŮMYSLOVÁ VÝROBA KONTAKTNÍCH ČOČEK
Bc. Tomáš Dobřenský
CooperVision Limited, Professional Services Manager pro Českou republiku a Slovensko
Současná průmyslová výroba kontaktních čoček je, podobně jako řada jiných odvětví,
výrazně automatizovaný proces. Vedle nových automatických výrobních linek ji výrazně
ovlivňují také nové technologické postupy a materiály. Přesto řada základních prvků výroby
se výrazněji nemění.
Jedním z nejdůležitějších prvků v průmyslové výrobě kontaktních čoček je
reprodukovatelnost postupu a přesná shoda finálního výrobku. To znamená, že každá nově
vyrobená kontaktní čočka je identická s výrobním vzorem.
Dalším faktorem jsou velké objemy vyráběných produktů. Většinu kontaktních čoček dnes
produkují automatické a poloautomatické výrobní linky. Obvyklý je způsob, kdy jsou ve
stejném momentě na určitém kroku výroby čočky po dvou, čtyřech, osmi nebo dokonce
šestnácti kusech. V jiných momentech, jako je například proplachování a hydratace, se
používají větší zásobníky s obsahem až 640 kusů čoček. To samozřejmě klade větší nároky
také na logistiku a přesnou evidenci v průběhu výroby.
Základem dnešních technologií průmyslové výroby kontaktních čoček je technika tzv.
suchého nebo mokrého odlévání do formy (cast moulding). Suchý proces znamená, že v
průběhu polymerizace neobsahuje monomer vodu. U mokrého procesu je naopak určitý obsah
vody v monomeru záměrně přidaný a čočka ihned po polymerizaci má již částečně pružnou a
gelovitou strukturu.
Příprava výroby: Prvním korkem vedoucím ke vzniku vlastní kontaktní čočky je výroba
odlévací formy. Jako materiál se využívají teplem tvárné plasty, např. polypropylen, které ve
formě granulátu vstupují do střikolisu. Matrice pro výrobu forem je kovová a používá se
28
opakovaně v rámci výrobního cyklu. Oproti tomu formička na vlastní kontaktní čočku je
jednorázová, tedy pro každý nový kus kontaktní čočky se vyrábí nová forma.
Odlévání do formy: plně automatizované plnění formy monomerem a její následné uzavření
jej jedním z klíčových faktorů pro dodržení přesných parametrů výsledné čočky. Dokonalé
sesazení formy má zásadní vliv na kvalitu okrajů čočky. Množství injikovaného monomeru je
vždy o něco větší než objem výsledné čočky. Eliminuje se tak vznik bublin, nebo nedostatek
materiálu ve formě. Polymerizace probíhá buď působením tepla, kdy podle typu materiálu
trvá přibližně od 30 do 45 minut, nebo UV zářením. Polymerizace UV zářením je časově
delší, trvá přibližně jednu hodinu. Dalším kritickým okamžikem výroby je otevření formičky
a uvolnění polymerizované čočky. K uvolnění čočky se používají jak mechanické postupy,
tak například nahřátí ve vodní lázni.
Hydratace kontaktních čoček: Proces hydratace kontaktních čoček je rozdílný podle použitého
materiálu. Hydrogelové materiály se hydratují výrazně jednodušším a méně zdlouhavým
procesem. Používá se obvykle teplý fyziologický roztok, který se několikrát vyměňuje.
Výrazně náročnější proces se používá k hydratování silikon hydrogelových materiálů. Zde je
nutné kromě hydratace zaručit také vyplavení nepolymerizovaných částí monomeru, proto
první lázně obsahují etanol a teprve následně se čočky hydratují v čistém fyziologickém
roztoku. Proces hydratace čoček trvá od několika desítek minut až po téměř tři hodiny.
Kontrola čoček v průběhu výroby: Všechny procesy výroby jsou neustále monitorovány. Po
každém kroku prochází vystupující polotovar plnou elektronickou kontrolou a vyřazením
špatných čoček. Tato kontrola je vždy po polymerizaci čočky, uvolnění čočky z formy, po
hydrataci čočky a před konečným zabalením do blistrů. Následně jsou odebírány vzorky z
každé šarže na namátkovou celkovou kontrolu.
Balení, sterilizace a logistika: Výstupní část hydratační linky je obvykle zakončená procesem
balení čoček do blistrů. Následně čočky putují do autoklávu ke sterilizaci. Takto připravené
čočky jsou již vlastně hotovým výrobkem, přesto je ještě čeká dlouhá cesta, na které dostanou
slušivý obal a jsou expedovány až ke koncovým uživatelům.
29
Industrial production of contact lenses
Bc. Tomáš Dobřenský
CooperVision Limited, Professional Services Manager for Czech Republic and Slovakia
The current industrial production of contact lenses is, like many other sectors, significantly
automated process. In addition to new automated production lines it also affect by new
technologies and materials. But a big number of basic elements of production are not changed
so much. One of the most important elements in manufacturing of contact lenses is
reproducibility of the process and an exact accordance of the final product. This means that
each newly produced contact lens is identical with the production model. Another factor is the
large volumes of manufactured products. Most contact lenses today are produced on
automatic and semi-automatic production lines. The usual method is where the same moment
at a certain stage of production of the lens by two, four, eight or even sixteen pieces. In other
moments, such as hydration process, to use larger reservoirs containing up to 640 pieces of
lenses. This of course also places greater demands on logistics and its records during
production. The basis of today's technology manufacturing contact lenses is a technique called
dry or wet cast molding. The dry process means that during the polymerization the monomer
does not contain water. In contrast, the wet process is water content in the monomer and the
lens is immediately after the polymerization partially flexible, gel-like structure. Preparation
of production: The first step leading to the formation of a contact lens is mold production. As
a material are used heat-ductile plastics, eg. polypropylene, which in the form of granules
entering to the injection press. Matrix for mold is from metal and is used repeatedly
throughout the production cycle. In contrast, for each new piece of contact lens is produced
new mold. Cast molding: fully automated filling of forms by monomer and its subsequent
conclusion is one of the key factors for achieving precise parameters of the final lens. The
perfect fit of the form has a major impact on the quality of the edges of the lens. The amount
of the injected monomer is always slightly larger than the volume of the resultant lens. This
eliminates the formation of bubbles, or lack of material in the form. Polymerization is carried
30
out either by the heat, which according to the type of material takes approximately 30 to 45
minutes, or UV radiation. Polymerization by UV radiation is longer, it takes approximately
one hour. Another critical moment is the opening of molds and release of polymerized lens.
To release the lenses are used mechanical procedures, but sometimes also warming in a water
bath. Hydration of contact lenses: A process for hydrating contact lenses is different
according to the material used. Hydrogel materials are moisturized by simpler and less timeconsuming
process. It is used typically warm saline solution, which is repeatedly changed.
Significantly more demanding process is used to hydrate the silicone hydrogel materials.
Here, in addition to the hydration also are ensured leaching rest parts of monomer, so the first
bath containing ethanol and subsequently the lenses are hydrated in pure saline. The process
of hydration lenses lasts from a few tens of minutes to nearly three hours. Check the lens
during production: All manufacturing processes are constantly monitored. After going
through every step projecting semi full electronic control and discarding bad lens. This check
is after the polymerization, lens release from the mold, the hydration of the lens and before
final packaging into blisters. Subsequently, samples are taken from each batch to overall
control. Packaging, sterilization and logistics: Output of moisturizing line is usually finished
like packing of
lenses to blisters. Subsequently lenses wander into an autoclave for sterilization. In this
moment lenses are actually already finished product, but it is still a long way to get a nice
stickers and boxes and be shipped to the users.
31
4. JAK OBJEKTIVNĚ URČIT ZRAKOVOU OSTROST
Bc. Vojtěška Mandáková, DiS
vedoucí projektu: Mgr. Petr Veselý, DiS., Ph.D
Katedra optometrie a ortoptiky Lékařské fakulty Masarykovy univerzity v Brně
Projekt specifického výzkumu rektora MUNI/C/0933/2013
Vyšetření zrakové ostrosti patří v oftalmologické a optometristické praxi k základním
vyšetřovacím metodám. Zraková ostrost informuje o aktuálním zrakovém výkonu oka a je
ovlivněna celou řadou faktorů. Značný vliv na kvalitu vidění mají faktory fyzikální (vady
optického systému), fyziologické (adaptace a rozložení fotoreceptorů na sítnici),
psychologické (pozornost a vnímání kontrastu) a v neposlední řadě je naše zraková ostrost
ovlivněna vyšetřovací vzdáleností.
Rozložení fotoreceptorů není po celém povrchu sítnice stejnoměrné. Nejkvalitnější a
nejostřejší vidění je zprostředkováno žlutou skvrnou. Jedná se o tzv. centrální zrakovou
ostrost, která určuje stupeň a kvalitu našeho vidění. Centrální zrakovou ostrost je možné
vyšetřit objektivními nebo subjektivními metodami. Pro běžné vyšetření zrakové ostrosti si
vystačíme se subjektivní metodou testování, která je prováděna promocí optotypových tabulí.
Během této techniky jsme odkázání na subjektivní hodnocení ze strany pacienta, výsledek je
tedy ovlivněn myslí subjektu a může být zkreslený nebo zavádějící.
Abychom získali opravdu objektivní výsledek, je třeba použít technik, které nejsou ovlivněny
myslí subjektu. Právě objektivní metody vyšetření zrakové ostrosti nejsou založeny na
vlastních pocitech pacienta a aplikujeme je, pokud subjektivní metody vyšetření selhávají.
Své nezastupitelné místo mají objektivní techniky vyšetření zrakové ostrosti u
nespolupracujících nebo nekomunikujících pacientů. Tyto metody nacházejí své využití u
novorozenců, pre-verbálních dětí, pacientů s mentálním postižením, u amblyopie nebo je lze
využít při průkazu simulace či disimulace.
32
Objektivní vyšetření zrakové ostrosti provádíme metodou preferenčního vidění, s vyvoláním
optokinetického nystagmu či pomocí zrakově evokovaných potenciálů. Samotné testování
zrakové ostrosti objektivními metodami probíhá převážně monokulárně, ale možné je i
binokulární testování. Všechny výše uvedené metody využívají k určení objektivních hodnot
zrakové ostrosti minimálního úhlu rozlišení.
Vyšetření zrakové ostrosti je založeno na určení minimálního úhlu, který svírají dva
podrážděné čípky na sítnici s pozorovaným předmětem. Hledáme tedy minimální úhel, pod
kterým jsme schopni vidět dva body odděleně. Aby požadovaná situace nastala, musí být
splněna následující podmínka: světelný vjem musí dopadnout na sítnici tak, aby podráždil dva
čípky, mezi kterými zůstane vždy jeden čípek nepodrážděný. V takovém případě je lidské oko
schopno rozlišit v předmětovém prostoru dva body odděleně. Pokud by podmínka splněna
nebyla, nedokázali bychom rozlišit dva body izolovaně, ale splynuly by v jeden vjem.
Samotné hodnocení objektivní zrakové ostrosti je založeno na detekci a rozlišení odpovídající
prostorové frekvence. Prostorovou frekvencí chápeme pravidelné střídání testové figury (obr.
1.) v testovém poli na daný úhlový stupeň. Jako testové figury slouží černé a bíle pruhy nebo
šachovnicová pole s proměnou strukturou. Při vyšetření zrakové ostrosti začínáme většími
obrazci (testovými figurami) v testových polích a postupně dochází k jejich zmenšování, čímž
se testuje potřebná zraková ostrost. Čím má pacient lepší zrakovou ostrost, tím menší obrazce
v testových polích rozliší.
Obr. 1
Metoda preferenčního vidění (preferential looking, PL)
Metoda PL je založena na podvědomé reakci pacienta. Během vyšetření jsou pacientovi
předloženy současně dvě stejně velké testovací plochy. Jedna plocha obsahuje pruhy s
maximálním kontrastem a přesně definovanou prostorovou frekvencí, druhá plocha je
neutrálně šedá. Stupeň neutrální šedi
33
odpovídá průměrné hodnotě světlého a tmavého proužku první plochy. Pacientovi jsou
postupně předkládány testy se stejným kontrastem o vyšších prostorových frekvencích.
K vyšetření zrakové ostrosti metodou preferenčního vidění se využívají Teller acuity cards
(obr. 2.), Lea Gratings (obr. 3.) nebo Cardiff cards. Teller acuity cards mají podobu
obdélníku, který je rozdělen na dvě stejně velké poloviny. Jedna polovina je neutrálně šedá a
druhá obsahuje pruhy s různou prostorovou frekvencí. Lea Gratings svým tvarem připomínají
ping-pongové pálky. Pacientovi jsou současně předloženy dvě „pálky“, jedna šedá a druhá s
pruhy s různou prostorovou frekvencí. Cardiff cards jsou modifikací Teller acuity cards.
Obr. 2
Jsou-li kontrastní pruhy pacientem vnímány, fixuje
jednoznačně plochu s pruhy. Tato fixace je
podvědomou reakcí. Vyšetřující posuzuje schopnost
pacienta určit kontrastní pruhy ve správném testovém
poli a hodnotí rychlost spontánní reakce (fixační čas).
Počet předložených prostorových frekvencí udává zrakovou ostrost. Čím vyšší prostorové
frekvence pacient vnímá, tím lepší je jeho zraková ostrost.
Obr. 3.
Vyšetření zrakové ostrosti s vyvoláním optokinetického nystagmu
Optokinetický nystagmus je oční reflex, který je vyvolán rotací nebo pohybem fixovaného
předmětu v případě plně funkční zrakové dráhy. Lze jej vyvolat rotací bubnu s pruhy (obr. 4.)
při stabilní pozici vyšetřovaného nebo rotací pacienta v kruhové místnosti s různou hustotou
pruhů na stěnách. Pacienti se neustále snaží podvědomě fixovat čerené pruhy, což pozorovatel
vnímámá jako velmi rychlé kmitavé pohyby očí (podobně jako při sledování krajiny během
34
jízdy vlakem) – optokinetický nystagmus. Vyvoláním optokinetického nystagmu dokážeme
neporušenost zrakové dráhy. Toto vyšetření se řadí ke screeningovému testování zraku.
Obr. 4
Zrakovou ostrost určíme pomocí speciálního otočného válce s body v
šesti řadách (obr. 5.). Body o velikosti 0,5 – 7,5 mm jsou pacientem
pozorovány ze vzdálenosti 1 m pod prostorovým úhlem 1,7 – 25,8
úhlové minuty. Podle řady bodů, kterou pacient rozliší, určujeme
zrakovou ostrost. Vyšetřená zraková ostrost je v rozsahu vízu od 6/5
až po hodnotu vízu menší než 6/60. Pokud jsou hodnoty vízu horší
než 6/60, volíme bližší vyšetřovací vzdálenost.
Obr. 5.
Vyšetření zrakové ostrosti pomocí zrakově evokovaných potenciálů (VEP)
Vyšetření VEP spočívá ve snímáníelektrických impulzů z nervového systému. Impulzy
vyvolané na základě stimulů v podobě světelných záblesků, černobílé šachovnice nebo
černobílých pruhů, jsou snímány pomocí elektrod umístěných na hlavě pacienta (obr. 6.).
Obr. 6.
35
K objektivnímu vyšetření zrakové ostrosti slouží metoda sweep VEP (sVEP). Pacient
prostřednictvím monitoru fixuje světelný bod umístěný ve středu testové figury s postupně
rostoucí prostorovou frekvencí. Testovou figuru představuje pole v podobě černobílých pruhů
nebo šachovnice s proměnnou strukturou. Snímací elektrody jsou umístěny na čele, temeni a
na týle pacienta. Výsledky vyšetření jsou zpracovány počítačovým programem a
vyhodnoceny v podobě grafu. Při vyhodnocení vyšetření se hledá nejvyšší možná frekvence,
během které došlo k vyhasnutí odpovědi zrakového signálu. Čím vyšší je poslední
zaznamenaná prostorová frekvence, tím lepší je zraková ostrost pacienta.
Výhodou této metody je její jednoznačnost, vysoká přesnost měření, snadná opakovatelnost a
následná možnost porovnání získaných výsledků. Nevýhodou je vyšší časová náročnost.
Porovnání získaných výsledků jednotlivými metodami
Při srovnání výsledků získaných měřením zrakové ostrosti metodou preferenčního vidění
(pomocí Teller acuity cards) a pomocí ETDRS optotypu (studie Friedman et al., 2002) byla
nalezena statisticky významné korelace (r = 0,79). Studie probíhala v domově s pečovatelskou
službou, testováno bylo 480 subjektů s různým stupněm kongenitální úrovně a s očními
patologiemi (nejčastěji se jednalo o diabetickou retinopatii). Obecně lze hodnotit výsledky z
Tellerových karet jako přesnější. Zde je důležité poznamenat, že při testování zraku pomocí
Tellerových karet je vyšetřovací vzdálenost bližší než 5 m. Při vyšetření zraku Tellerovými
kartami nedochází ke zkreslení znaku kolem vertikální osy cylindru, jako je tomu při čtení
optoypových znaků. Musíme zohlednit i to, že vždy je snadnější rozlišit testové znaky v
podobě pruhů než přečíst optotypový znak (minimum separabile x minimum legibile).
Další studie, která se soustředila na srovnání výsledků získaných metodou preferenčního
vidění (Teller acuity cards) a pomocí ETDRS optotypu, proběhla u pacientů s jednostrannou
amblyopií (studie Drover et al., 2008). Celkem se testování zúčastnilo 126 subjektů. Na očích
bez amblyopie nebyl nalezen významný statistický rozdíl mezi metodou ETDRS a
preferenčním vidění (p = 0,36).
V případě porovnání výsledků získaných testováním zrakové ostrosti metodou sVEP a
pomocí Snellenova optotypů se výsledky měření vzájemně liší na staticky významné hladině
(p = 0,05). Studie se uskutečnila ve Fakultní nemocnici U svaté Anny (2013), vyšetření se
36
zúčastnilo celkem 32 subjektů bez oční patologie s emetropií nebo pseudoemetropií
(ametropové s potřebnou korekcí). Metodu sVEP je vhodné použít v případě monitorování
zrakové ostrosti u dětských pacientů nebo u specifických skupin dospělých jedinců. Její
významnost spočívá v opakovatelnosti měření se statisticky nevýznamnými rozdíly. Metoda
sVEP není vhodná pro běžnou optometristickou praxi, protože neumožňuje zohlednit
subjektivní hledisko uživatele brýlí. V případě běžné oftalmologické a optometristické praxe
je vhodné upřednostnit výsledky získané subjektivní metodou před výsledky sVEP.
Závěr
Objektivní metody vyšetření zrakové ostrosti je vhodné použít pouze v případě, že subjektivní
metody vyšetření selhávají. Pomocí objektivních metod vyšetření zrakové ostrosti je možné
účinně testovat zrak u dětských pacientů nebo u specifických skupin dospělých jedinců.
Zdroje:
Anton, M. Refrakční vady a jejich vyšetřovací metody, Národní centrum ošetřovatelství a
nelékařských zdravotnických oborů, Brno 2004, 96 s., ISBN 80-7013-4,2-X
Cassel, D. An objective methodology to assess visualy acuity using visual scanning
parameters, dostupné z https://tspace.library.utoronto.ca
Drover J. R., Lauren M. W., Stager D. R., Birch E. E., The Teller acuity cards are effective in
detecting ambpyopia, dostupné z http://www.ncbi.nlm.nih.gov
Friedman, D. S., Munoz B., Masof R. W., Bandeen-Roche, k. West, S. K., Greating Visual
Acuity Using the Preferential-looking Method in Elderly Nursing Home Residents, dostupné
z http://www.iovs.org
Kuchyňka, P. a kol. Oční lékařství,Grada Publishing, a.s., 2007, 812 s., ISBN 978-80-247-
1163-8
Ustohalova, P. Problematika očních vyšetření u osob s mentálním postižením 1. část. Česká
oční optika, 4/2013, r. 54, str. 30 – 32
Ustohalova, P. Problematika očních vyšetření u osob s mentálním postižením 2. část. Česká
oční optika, 1/2014, r. 55, str. 34 – 36
37
Veselý P. Porovnání a spolehlivost vyšetření zrakové ostrosti na optotypu LOGMAR ETDRS
a SNELLEN celořádkovou a interpolační metodou, Brno 2012, Disertační práce, Klinika
nemocí očních a optometrie, FN u sv. Anny v Brně, Katedra optometrie a ortoptiky, LF MU
Brno
Veselý P., Petrová S., Synek S. Je objektivní měření zrakové ostrosti vhodnou technikou pro
běžnou optometristickou praxi?, Opta Brno 2014, prezentace, Katedra optometrie a ortoptiky
LF MU Brno a Klinika nemocí očních a optometrie, FN u sv. Anny v Brně
Obrázky:
Obr. 1 Testové figury - zdroj: PRESSVISION [Online]. 2014 [cit. 22. 4. 2014].
Dostupné z: http://www.pressvision.com/vep.php
Obr. 2 Teller acuity cards - zdroj: UVIC [Online]. 2012 [cit. 22. 4. 2014].
Dostupné z: http://web.uvic.ca
Obr. 3 Lea grating – zdroj: SUSSEX VISION [Online]. 2009-2014 [cit. 22. 4. 2014].
Dosupné z: http://www.sussexvision.co.uk
Obr. 4 Optokinetický buben – zdroj: WHITEOP [Online]. 2010 [cit. 22. 4. 2014].
Dostupné z: http://www.whiteop.ca/testing
Obr. 5 Buben s body – zdroj: Veselý P. Porovnání a spolehlivost vyšetření zrakové ostrosti na
optotypu LOGMAR ETDRS a SNELLEN celořádkovou a interpolační metodou, Brno 2012,
Disertační práce, Klinika nemocí očních a optometrie, FN u sv. Anny v Brně, Katedra
optometrie a ortoptiky, LF MU Brno
Obr. 6 Metoda sVEP - zdroj: TIDSSKRIFTET [Online]. 2013 [cit. 22. 4. 2014].
Dostupné z: http://tidsskriftet.no/article
38
HOW TO OBJECTIVELY DETERMINE THE VISUAL
ACUITY
Bc. Vojtěška Mandáková, DiS.,
Project Manager: Mgr. Petr Veselý, DiS., Ph.D.
Department of Optometry and Orthoptics, Medical Faculty, Masaryk University Kamenice 5,
625 00 Brno, Czech Republic
Rector’s Project of the Specific Research MUNI/C/0933/2013
How to objectively determine the visual acuity
The visual acuity examination represents the basic medical examination method of ophthalmologist
and optometry. The visual acuity enables to assess the actual visual performance of an eye and is
influenced by many factors. The important factors for the vision quality are physical factors (defects of
the optic system), physiological handicaps (adaptation and placement of photoreceptors on the eye
retina), psychological factors (concentration and contrast perception ability) and the testing distance.
The distribution of photoreceptors is not uniform across the retinal surface. The most acute and the
best quality vision is realized by macula lutea. This is called the central visual acuity, which
determines the level and quality of our vision. The central visual acuity can be examined by both
objective and subjective methods. For an ordinary examination of the visual acuity the subjective testing
method is suitable and it is performed using optotype charts. During this technique, we have to rely on a
patient’s subjective assessment, the result is therefore influenced by the patient’s mind and can be
distorted or misleading.
In order to receive a truly objective result, it is necessary to use techniques that are not influenced
by the subject’s mind. The objective methods of the visual acuity examination are not based on the
patient's own feelings and we apply them when the subjective methods of analysis fail. The objective
methods of the visual acuity examination are irreplaceable when examining uncooperative or noncommunicating
patients. These methods are used for infants, intellectual disability patients, patients
suffering from amblyopia or for the demonstration of simulation or dissimulation.
39
The objective methods of the eye acuity examination are represented by the preferential looking
method, the method based on optokinetic nystagmus and the method of visual evoked potential. The
visual acuity examination made by the objective methods is predominantly monocular, however the
binocular testing is possible as well. All these methods apply the differentiation angle´s minimal values
for the objective assessment of the visual acuity.
The visual acuity examination is based on the determination of the minimum angle which is
included by two irritated cones in the retina with the observed object. In fact, the minimum angle at
which we are able to see two points separately is searched. In order to get the required situation, the
following condition has to be fulfilled: the light perception has to be received by the retina in such a way
when between two irritated cones always stays one cone non irritated. In this case, the human eye can
distinguish two points separately in the object space. If this condition is not fulfilled, two isolated points
could not be distinguished and they would be merged into one single percept.
The objective visual acuity evaluation is based on the
corresponding spatial frequency detection and resolution. The
spatial frequency is represented by the regular change of a test
figure on a testing field within an angular degree (picture 1.). As
the test figure are used black and white stripes or checkered field
with a variable structure. The visual acuity examination is started with the larger test figures in the
testing fields and they are gradually reduced for testing the required visual acuity. The better patient’s
visual acuity is the smaller figures are distinguished in the testing fields.
Preferential looking method (PL)
The PL method is based on the patient´s subconscious reaction. The patient is shown two testing
boards simultaneously. One of these boards is covered by maximum contrast stripes with the exactly
defined spatial frequency, the second one is neutral grey. The grade of the neutral grey colour
corresponds to the average colour value of the light and dark stripe from the first board. The patient is
gradually tested by boards of the same contrast but higher spatial
frequency.
For the visual acuity examination by preferential looking method are
used Teller acuity cards (picture 2), Lea Gratings (picture 3) or Cardiff
cards. Teller acuity cards have a rectangular shape, that is split into two
Picture 1.
Picture 2.
Picture 3.
40
equal halves. One half is neutral gray and the second one contains stripes of different spatial
frequencies. Lea Gratings shape resemble ping-pong bats. Two "bats" are simultaneously presented to
patients, one gray and one with stripes of different spatial frequencies. Cardiff cards are modifications of
Teller acuity cards.
In the case when the contrast stripes are perceived by the patient, his/her eyes fix the board with
stripes. This fixation is the patient´s subconscious reaction. The examiner evaluates the patient´s ability
to resolute the contrast stripes and assesses his/her reaction time (fixing time). The number of submitted
frequencies determines the visual acuity. The higher spatial frequencies are perceived by the patient, the
better his or her visual acuity is.
Visual acuity examintation using optokinetic nystagmus
Optokinetic nystagmus is an eye reflex evoked by the rotation or
movement of the visual stimuli across the subject's visual field. It can be
evoked either by the striped cylinder (picture 4.) rotation in patient´s visual
field while patient sits in a motionless position or by a patient´s rotation in a
rounded striped room, where the stripes are of various density. Patients are
constantly subconsciously trying to fix the black stripes, which the observer
views as an extremely fast oscillating movements of the eyes (like while watching the landscape during
the train ride) – optokinetic nystagmus. By evoking the optokinetic nystagmus we
prove the integrity of the visual pathway. This examination is one of the screening
eyesight tests.
The visual acuity it evaluated with the special rotary cylinder with marked
spots (picture 5) in six rows. The spots of the size of 0,5-7,5 mm are watched by
the patient from 1 m distance under the spatial angle of 1,7 – 25,8 arc minute. The
resoluted rows of spots determine the patient’s visual acuity. The examined visual
acuity is from the vizus 6/5 to vizus lower than 6/60. In a case the vizus values are worse than 6/60,
shorter testing distance is needed.
Visual acuity examination using VEP method
Picture 4.
Picture 5.
41
VEP examination is based on the electrical impulses detection created by the nervous system.
Impulses evoked by visual stimulus, such as light flashes,
black and white chessboard or stripes are detected by
electrodes that are placed on the patient´s head (picture 6.).
The method sweep VEP (sVEP) is used for the objective
visual acuity examination. The patient fixes the light spot
with gradually increased spatial frequency in the center of the
test figure. The test figure is represented by the black and white stripes or the chessboard with the
variable structure. Detecting electrodes are placed on the patient´s forehead, vertex and occiput. The
examination results are processed by the computer program into the form of the chart. During the final
evaluation the highest frequency that caused the lost of the visual signal is searched. The higher spatial
frequency is recorded, the better patient’s visual acuity is.
The advantage of this method is its high accuracy, clarity, repeatability and comparability of the
results. However it is the time consuming method.
The above mentioned methods results comparison
When comparing the visual acuity examination results obtained by using preferential looking
method (via Teller’s acuity cards) and using ETDRS optotype (the Friedman et al study, 2002) the
statistically significant correlation has been found (r = 0,79). The study took place in a nursing home,
480 subjects with a different degree of the congenital level and also with the ocular pathologies (the
most frequently diabetic retinopathy occurred). Generally, the examination results from Teller’s cards
are considered as more accurate. It is important to note that the distance during the vision examination
using Teller’s cards is smaller than 5 m. During the vision examination using Teller’s cards the
distortion of the character around the cylinder vertical axis does not occur as it happens when using the
optotype characters. It is also necessary to take into account that it is easier to recognize the stripes as
the testing characters than to read the optotype character (minimum separabile x minimum legnibile).
The next study, which focused on the results comparison obtained by using preferential looking
method (via Teller’s acuity cards) and using ETDRS optotype, took place with patients with unilateral
amblyopia (the Drover et al. study, 2008). Altogether 126 subjects were tested. The statistically
significant difference between ETDRS method and preferential looking method was not found on eyes
without amplyopia (p = 0,36).
When comparing visual acuity examination results obtained by using sVEP method and using
Snellen’s optotypes the statistically significant differences occurred (p = 0,05). The study took place in
Picture 6.
42
Brno St. Ann’s Faculty Hospital (2013), 32 subjects without eyes pathology and emetropia or pseudo
emetropia were examined (ametropia with the necessary correction). sVEP method is suitable in the
case of the visual acuity monitoring of children patients or the specific groups of adults. Its importance
lies in the examination repeatability with statistically non significant differences. sVEP method is not
suitable for the common optometry practice, because it does not take into account the subjective aspect
of eyeglass wearers. In the case of the ophthalmological and optometry practice it is better to prioritize
the results obtained by using the subjective method against sVEP results.
Conclusion
The objective methods of the visual acuity examination are suitable in the cases when the subjective
methods fail. The objective methods of the visual acuity examination can be used for the efficient vision
examination of the children patients of the specific groups of adults.
Literature:
Anton, M. Refrakční vady a jejich vyšetřovací metody, Národní centrum ošetřovatelství a
nelékařských zdravotnických oborů, Brno 2004, 96 s., ISBN 80-7013-4,2-X
Cassel, D. An objective methodology to assess visualy acuity using visual scanning parameters,
Available from https://tspace.library.utoronto.ca
Drover J. R., Lauren M. W., Stager D. R., Birch E. E., The Teller acuity cards are effective in
detecting ambpyopia, dostupné z http://www.ncbi.nlm.nih.gov
Friedman, D. S., Munoz B., Masof R. W., Bandeen-Roche, k. West, S. K., Greating Visual Acuity
Using the Preferential-looking Method in Elderly Nursing Home Residents, Available from
http://www.iovs.org
Kuchyňka, P. a kol. Oční lékařství,Grada Publishing, a.s., 2007, 812 s., ISBN 978-80-247-1163-8
Ustohalova, P. Problematika očních vyšetření u osob s mentálním postižením 1. část. Česká oční
optika, 4/2013, r. 54, str. 30 – 32
Ustohalova, P. Problematika očních vyšetření u osob s mentálním postižením 2. část. Česká oční
optika, 1/2014, r. 55, str. 34 – 36
Veselý P. Porovnání a spolehlivost vyšetření zrakové ostrosti na optotypu LOGMAR ETDRS a
SNELLEN celořádkovou a interpolační metodou, Brno 2012, Disertační práce, Klinika nemocí očních a
optometrie, FN u sv. Anny v Brně, Katedra optometrie a ortoptiky, LF MU Brno
43
Veselý P., Petrová S., Synek S. Je objektivní měření zrakové ostrosti vhodnou technikou pro běžnou
optometristickou praxi?, Opta Brno 2014, prezentace, Katedra optometrie a ortoptiky LF MU Brno a
Klinika nemocí očních a optometrie, FN u sv. Anny v Brně
Pictures:
Picture 1 Test figurs - zdroj: PRESSVISION [Online]. 2014 [cit. 22. 4. 2014].
Available from: http://www.pressvision.com/vep.php
Picture 2 Teller acuity cards - zdroj: UVIC [Online]. 2012 [cit. 22. 4. 2014].
Available from: http://web.uvic.ca
Picture 3 Lea grating – zdroj: SUSSEX VISION [Online]. 2009-2014 [cit. 22. 4. 2014].
Available from: http://www.sussexvision.co.uk
Picture 4 Optokinetic drum – zdroj: WHITEOP [Online]. 2010 [cit. 22. 4. 2014].
Available from: http://www.whiteop.ca/testing
Picture 5 Cylinder with poins – zdroj: Veselý P. Porovnání a spolehlivost vyšetření zrakové ostrosti
na optotypu LOGMAR ETDRS a SNELLEN celořádkovou a interpolační metodou, Brno 2012,
Disertační práce, Klinika nemocí očních a optometrie, FN u sv. Anny v Brně, Katedra optometrie a
ortoptiky, LF MU Brno
Picture 6 Method sVEP - zdroj: TIDSSKRIFTET [Online]. 2013 [cit. 22. 4. 2014].
Available from: http://tidsskriftet.no/article
44
5. INDIKACE VYUŽITÍ ELEKTROFYZIOLOGICKÝCH
VYŠETŘOVACÍCH METOD
Bc. Eliška Kondéová
Jméno školitele: MUDr. Jan Richter
Katedra optometrie a ortoptiky Lékařské fakulty Masarykovy univerzity v Brně
Elektrofyziologické metody jsou vysoce sofistikované metody, které umožňují neinvazivně
diagnostikovat mnohá onemocnění, často ještě před klinickými projevy.
Mezi základní indikace k vyšetření řadíme:
• Diagnostika očních a neurologických onemocnění
• Poruchy vidění nejasné etiologie
• Posouzení funkce sítnice při zákalech optických médií
• Monitoring u podezření na retinotoxicitu a neurotoxicitu
• Detekce u dědičných nemocí
• Zhodnocení funkce sítnice a zrakového nervu u poúrazových stavů.
Historie elektrofyziologických metod
První pokusy o sejmutí elektrofyziologického záznamu probíhaly na zvířatech. Elektrické signály
vznikají díky proudění elektricky nabitých částic, iontů, přes buněčné membrány a to jak u obratlovců,
tak u bezobratlých.
Poprvé sejmul potenciály z rybího oka v roce 1865 švédský fyziolog Holmgren, který je však
mylně považoval za akční potenciály zrakového nervu. Ačkoliv Dewar ze Skotska sejmul tyto
potenciály z lidského oka již v roce 1877, elektroretinografie nenašla širší klinické uplatnění až do
roku 1941, kdy Riggs použil ke snímání potenciálů z lidského oka rohovkové kontaktní elektrody. V
roce 1945 Karpe zveřejnil výsledky studie ERG lidských očí, a tím položil základy pro klinickou
elektrofyziologii. V roce 1992 Sutter zavedl do klinické elektrofyziologie nový způsob stimulování
sítnice a snímání potenciálů sítnice v podobě multifokálního ERG.
45
ELEKTRORETINOGRAFIE (ERG)
Celoplošný, světlem vyvolaný elektroretinogram je záznam difúzní elektrické odpovědi generované
fotoreceptory a nervovými buňkami sítnice. Tato elektrická odpověď je výsledkem změn pohybu iontů
v sítnici, zvláště draslíkových a sodíkových, vyvolaných světelným podnětem.
Einthoven a Jolly poprvé referovali v roce 1908 o třech komponentách elektroretinogramu.
Počáteční negativní vlnu nazvali vlnou „a“, následující pozitivní část, která má normálně vyšší
amplitudu než vlna a, byla označena jako vlna „b“ a konečná prodloužená pozitivní část křivky byla
nazvána vlnou „c“. Toto označení jednotlivých částí křivky ERG se používá dodnes.
Původ ERG
Sítnice obsahuje dva typy fotoreceptorů, tyčinky a čípky. Absorpce světla zrakovým pigmentem
obsaženým v zevním segmentu fotoreceptoru, zahajuje molekulární změny následované vznikem vlny
hyperpolarizace fotoreceptorů. Hyperpolarizace znamená negativní změnu nitrobuněčného
elektrického potenciálu a tato elektrická změna je zachycena jako negativní a-vlna
elektroretinogramu. Světlem vyvolaná hyperpolarizace fotoreceptorů snižuje uvolňování
neurotransmiterů na synaptických zakončeních. Tato změna způsobí depolarizaci nebo hyperpolarizaci
postsynaptických buněk bipolárních a horizontálních. Následkem depolarizace bipolárních buněk
sítnice se zvýší hladina extracelulárního draslíku, což vede k depolarizaci Müllerových buněk glie.
Tento jev je podstatou pozitivní b-vlny klinického elektroretinogramu.
Fyziologický elektroretinogram a jeho hodnocení
Fyziologický elektroretinogram začíná negativní dvouvrcholovou vlnou malé latence, kterou
nazýváme časný receptorový potenciál (R1, R2). Po ní registrujeme negativní vlnu a, která je pozdním
receptorovým potenciálem. Na vzestupné části pozitivní vlny b je možné registrovat oscilační
potenciály (OP), jejichž původem jsou synaptické vztahy ve vnitřní jádrové vrstvě sítnice. Pozitivní
vlna b je generována nervovými elementy vnitřní jádrové vrstvy (buňky bipolární, horizontální a jiné).
Pomalá pozitivní vlna c vzniká hyperpolarizací pigmentového epitelu sítnice a Müllerových buněk
sítnice, ale za normálních podmínek se na ERG nenachází (obr. 1).
Elektroretinogram snímáme v klinických podmínkách po adaptaci oka na tmu (skotopický
ERG) a poté za osvětlení, po adaptaci oka na světlo (fotopický ERG). Hodnoty ERG jsou ovlivněny
intenzitou světelného stimulu, stavem adaptace sítnice a dalšími okolnostmi (např. věkem a
refrakčními vadami oka, průhledností optických prostředí a kolísáním sítnicového potenciálu během
dne).
46
Na elektroretinogramu hodnotíme amplitudu vlny a, vlny b a oscilačních potenciálů a dále
dobu latence jednotlivých vln za skotopických a fotopických podmínek. ERG odpovědi pravého a
levého oka u normálních osob za standardních vyšetřovacích podmínek se mohou lišit průměrně o 10
% (obr. 2,3).
Obr. 1: Základní složky ERG [ 5]
Obr. 2: Zobrazení a- vlny, b- vlny (upraveno) [3]
Obr. 3: Hlavní parametry ERG záznamu (upraveno) [3]
47
Patologický elektroretinogram
Hodnoty ERG se mohou měnit v závislosti na typu, stadiu a rozsahu očního onemocnění. Nejznámější
a nejpoužívanější klasifikace abnormálních nálezů ERG je klasifikace navržená Karpem. Jejím
podkladem jsou amplitudové charakteristiky základních komponent křivky ERG.
Supernormální ERG je charakterizován zvýšením amplitudy a i b vlny, které vzniká
podrážděním sítnicových struktur intoxikací, hypoxií, metabolickými poruchami a přerušením
retinotalamických spojení. Příkladem jsou počáteční stadia degenerativních a dystrofických
onemocnění sítnice, intoxikace organismu a metalózy oka.
Subnormální ERG spojený se snížením amplitudy a i b vlny je nejčastějším typem
patologického ERG. Stupeň snížení potenciálů je ovlivněn rozsahem, charakterem a hloubkou
patologického procesu. Tento typ ERG nacházíme u dystrofických změn sítnice a cévnatky, u
chronických cévních onemocnění sítnice, u odchlípení sítnice a u vysoké krátkozrakosti.
Negativní ERG je charakterizován normální amplitudou vlny a a sníženou amplitudou vlny b.
Tento typ ERG zjišťujeme nejčastěji u akutních cévních onemocnění oka, jako je okluze centrální
sítnicové žíly a tepny.
Nevýbavný ERG je elektrickou odezvou těžkých nevratných změn v sítnici, například u
pigmentové degenerace sítnice.
Od roku 1994 je vydána Mezinárodní společností pro klinickou elektrofyziologii vidění
(ISCEV) standardní metodika, která má umožnit srovnání výsledků. Tato směrnice zavádí pět
základních typů ERG- odpovědí:
1. Tyčinková odpověď oka adaptovaného na tmu
2. Čípková odpověď oka adaptovaného na světlo (maximální odpověď)
3. Oscilační potenciály
4. Čípková odpověď
5. Odpovědi na rychle blikající podněty (obr. 4).
48
Obr. 4: Pět základních typů ERG odpovědí [7]
1. Klasické (flash) ERG
Standardní vyšetření probíhá za fotopických i za skotopických podmínek v perimetrické kouli
(Ganzfeld). Zornice pacienta by měly být maximálně dilatovány. Rohovky jsou znecitlivěny, podle
toho jaká aktivní elektroda je zvolena pro snímání.
Sítnice je stimulována difuzním osvětlením, pro které se využívá xenonová výbojka o jasu 1,5
až 3 cd/m2
a každý záblesk trvá maximálně 5 milisekund. Jas pozadí Ganzfeldovy koule pro fotopické
vyšetření je 30 cd/m2
.
Ke snímání elektrických potenciálů se využívají tři elektrody: akční, referenční a zemnící.
Akční elektroda se vkládá do oka a referenční a zemnící jsou elektrody kožní. Kůži je před aplikací
třeba řádně odmastit, třeba lihobenzínem. Následně se nanese vodivý gel, který slouží k zajištění
dobrého elektrického připojení.
Skotopický (tyčinkový) ERG je záznam, který je snímán po adaptaci oka na tmu (20-30min).
Použije-li se modrého světla, které je pro čípky podprahové, lze získat pouze tyčinková odpověď.
Fotopický (čípkový) ERG je snímán po adaptaci oka na světlo a při osvětlení.
2. Flicker ERG
49
Je-li sítnice stimulována rychlými záblesky o 30 cyklech/s (30Hz), pak se jedná o flicker ERG. Při této
frekvenci nemohou tyčinky reagovat.
3. Oscilační potenciály
Oscilační potenciály je možné izolovat z ERG křivky zesílením frekvenčního rozsahu na 100-300 Hz.
Jedná se o malé zákmity nasedající na vzestupné raménko vlny-b. Základní čtyři oscilace se objevují
s vrcholnými latencemi 18-45 ms.
Klinické využití
Pigmentová degenerace sítnice
U pigmentové degenerace sítnice je zřetelně sníženo ERG, u skotopického ERG je snížena amplituda
vlny a, což značí chybějící reakci tyčinek (obr. 5).
Obr. 5: Porovnání záznamu vyšetření zdravého pacienta a pacienta s pigmentovou degenerací sítnice [3]
Kongenitální stacionární noční slepota
Toto onemocnění je pravděpodobně způsobeno přerušením signálu mezi tyčinkami a bipolárními
buňkami. Následkem toho vznikne tzv. negativní ERG (b vlna chybí, a vlna je prodloužená).
50
Čípková dystrofie
Při tomto onemocnění jsou se stoupající tendencí poškozovány čípky. Flicker ERG má výrazně nižší
amplitudu při téměř normální a vlně i b vlně skotopického zábleskového ERG.
Cirkulační poruchy sítnice
Arteriální okluze jsou provázeny snížením ERG-odpovědí.
Neprůhledná oční média
ERG se využívá zejména ve stavech po poleptáních očí s následnými srůsty víček, které
znemožňují posouzení nálezu na zevním očním segmentu a v nitru oka běžnými postupy.
4. Elektroretinogram na šachovnicové reverzní podněty (pattern ERG-
PERG)
Použitím černobílé reverzující se šachovnice při stimulaci sítnice se vytvoří na sítnici obraz prostorově
strukturovaného podnětu. Snímáním takto vyvolaného potenciálu zachytíme odpověď centrální části
sítnice i vrstvy gangliových buněk a jejich axonů. Patologické hodnoty PERG zjišťujeme u
nekorigovaných refrakčních vad, amblyopií, makulárních dystrofií a degenerací, u glaukomu, cévních
onemocnění oka a u rozsáhlejších poškození přední části zrakového nervu.
Křivka PERG má celkem tři komponenty, které vykazují typickou vlnovou latenci. U zdravých
jedinců je tato křivka tvořena negativní vlnou N35 s latencí 35 ms, po níž následuje velká pozitivní
vlna P50 s latencí 50 ms. Jako poslední vzniká velká negativní vlna N95 s latencí mezi 90 a 100
milisekundami (obr. 6).
Obr. 6 : Křivka PERG [ 7]
51
Klinické využití
Glaukom
Vyšetření PERG má svůj význam hlavně u detekcí včasných stádií glaukomu. Pokud je PERG při
použití velkých šachovnicových struktur normální, ale při použití malých šachovnicových struktur
změněno, může to být způsobeno nedostatečným optickým zobrazením, nebo se jedná o počínající
glaukom.
5. Multifokální ERG (mf-ERG)
Multifokální elektroretinografie představuje důležité doplnění standardní elektrofyziologické
diagnostiky, protože na rozdíl od klasické, zábleskové ERG umožňuje detekci ohraničených,
lokalizovaných defektů funkce sítnice snímáním elektrické aktivity mnohočetných malých sítnicových
oblastí. Význam mf–ERG tedy spočívá zejména v detekci sítnicové dysfunkce v časných,
preklinických stádiích.
Standardní vyšetření probíhá binokulárně za fotopických podmínek na očích adaptovaných na
světlo s optimální korekcí. Zornice jsou artificiálně rozšířeny, aby na sítnici dopadlo maximální
množství světla. Elektrody se skládají z pokovené elektrody umístěné v dolním fornixu a rohovkové
elektrody typu kontaktních čoček. Kožní pozlacené referenční elektrody jsou nejčastěji umístěny na
spánku odpovídajícího oka a zemnící elektrody na ušním lalůčku nebo čele.
Vyšetřovaná osoba fixuje centrální bod na monitoru nejčastěji s frekvencí 75 Hz, na kterém
jsou generovány řady šestiúhelníků (nejčastěji 61/103/241). Sítnicová velikost monitoru má zaujímat
20 až 30 úhlových stupňů. Jas bílých hexagonů je nastaven na 100 až 200 kandel na metr čtvereční, jas
černých šestiúhelníků má nejnižší možnou hodnotu (pod 1 cd/m2
). Během stimulace dochází
k rychlému střídání bílé a černé barvy. Délka vyšetření závisí na počtu šestiúhelníků (61 hexagonů- 4
minuty).
Klinické hodnocení
V klinické praxi je hodnocena centrální odpověď a celkové mf-ERG odpovědi koncentrických kruhů
se vzrůstající excentricitou. Nejprve jsou vypočteny výsledné řady všech 61 lokálních odpovědí.
Z těchto dat je vytvořen trojrozměrný obraz hustoty odpovědí s použitím metody skalárního součinu.
52
Výsledkem zprůměrování odpovědí v pěti uvedených skupinách je pět celkových odpovědí. Na
každém lokálním ERG rozlišujeme dominantní pozitivní vrchol P1 a dva negativní vrcholy N1,N2.
Klinický význam
1. Stárnutí
Studie prokázaly progresivní pokles amplitud N1 A P1 a prodlužování latencí se
zvyšujícím se věkem. Tyto změny jsou výsledkem jak morfologických, tak i
funkčních změn sítnice (pokles počtu neuronů, mitochondriální aberace v zevních
segmentech čípků, snížená temporální adaptace sítnice, porušený přenos signálu).
2. Vrozené dystrofie sítnice
a) Stargardtova choroba – redukce centrálních odpovědí
b) Mřížková dystrofie – redukce amplitud
3. Získaná onemocnění sítnice
VPMD- redukce centrálních odpovědí. MERG má významné postavení
v hodnocení funkčních změn sítnice u VPMD v souvislosti s nejrůznějšími typy
konzervativní i chirurgické léčby (obr. 7).
Obr. 7: Záznam mf- ERG vyšetření, srovnání výsledků u pacienta s VPMD a zdravého pacienta [3]
4. Choroby postihující vnitřní vrstvu sítnice
53
a) Diabetes mellitus
Změny na sítnici jsou pomocí tohoto vyšetření (respektive pomocí jeho modifikací –
multifokální oscilační potenciály, sf- mfERG, u kterých dochází k prodloužení latencí
dříve, než jsou alterovány latence odpovědí standardního uspořádání mfERG.)
Abnormality jsou prokazatelné u diabetiků bez diabetické retinopatie (DR) a jejich
progrese svědčí pro brzký rozvoj DR.
b) Glaukom
Vyšetření zajišťuje včasnou diagnostiku glaukomových změn. Multifokální
ERG s pomalou stimulací (Sf mf-ERG) se vyznačuje 85 % senzitivitou
k detekci glaukomu a umožňuje dokonce rozlišení glaukomu s nízkou a
vysokou tenzí.
Mf-ERG je neinvazivní elektrofyziologické vyšetření umožňující objektivizaci malých
ohraničených defektů funkce sítnice. Význam mf – ERG spočívá zejména v detekci sítnicové
dysfunkce v časných, preklinických stádiích.
ZRAKOVÉ EVOKOVANÉ POTENCIÁLY (Visual Evoked Potentials - VEP)
VEP jsou bioelektrickou odpovědí mozku na podráždění zrakových receptorů přesně definovaným
podnětem, buďto strukturovaným, nebo zábleskovým.
VEP stimuly jsou reverzované čili s fázovým posunem, nebo zábleskové typu flash on a flash
off. U záblesku je stimulujícím faktorem změna osvitu sítnice, zatímco při použití strukturovaného
stimulu se jedná o vznik kontrastu mezi různě osvětlenými částmi sítnice. Nejčastějším používaným
druhem strukturovaného podnětu je obraz šachovnice (obr. 10.). Bylo zjištěno, že strukturované
podněty aktivují zrakový systém účinněji než prostý záblesk, což vyplývá z fyziologických vlastností
zrakového analyzátoru. VEP umožňují vyšetřit funkční aktivitu zrakové dráhy v celém rozsahu.
Strukturované (pattern) VEP poskytují přesnější informaci o funkci zrakové dráhy, ale
vyžadují relativně dobrou zrakovou ostrost vyšetřované osoby, protože se snižováním zrakové ostrosti
se snižuje hodnota odpovědi. Rozlišujeme dva typy strukturovaných podnětů, pattern- reversal
(černobílá šachovnice) a pattern-onset (černobílá šachovnice se střídá se šedým pozadím).
Zábleskové (flash) VEP mají spíše screeningový charakter a nedávají tak přesnou informaci o
funkci zrakové dráhy. Tento typ VEP je však možné použít u osob s nízkou zrakovou ostrostí danou
například zákaly optických médií, nebo u nemocných v bezvědomí, u osob s mentální retardací nebo v
případě simulace.
54
Obr. 8: Typ strukturovaného podnětu pattern -reversal[ 3]
Hodnocení VEP
Na křivce VEP vyšetření nalézáme potenciální minimum N70 ms, potenciální maximum P100 ms a
další potenciální minimum N140ms (obr. 9). Při hodnocení je posuzována reprodukovatelnost
odpovědi, počet vln, tvar evokovaného komplexu, latence a amplituda vlny P100 a stranová diference.
Latence VEP je čas v milisekundách od začátku stimulu k vrcholu vlny P100, amplituda této vlny
P100 je měřena v mikrovoltech. Hodnota absolutní latence je více přesnou hodnotou než absolutní
amplituda. U normálních subjektů vykazuje latence variabilitu jen v rozmezí 2-5 % naměřených
hodnot, zatímco hodnoty amplitudy vykazují variabilitu až 25 % mezi jednotlivými subjekty.
Hodnoty VEP jsou ovlivněny věkem, zrakovou ostrostí, šíří zornice a mohou být ovlivněny i
spoluprací vyšetřované osoby. Proto jsou stanovena kritéria normality pro latenci a amplitudu vlny
P100 do 50 let věku a nad 50 let věku vyšetřovaných osob. Obecná patofyziologie VEP má dvě
základní podoby. Poškození myelinové pochvy se projeví prodloužením latence vlny P100, poškození
axonální snížením amplitudy vlny P100.
55
Obr. 9 : Křivka VEP a její amplitudy [3]
Podmínky vyšetření
VEP Pattern se vyšetřují u pacienta sedícího v určité vzdálenosti od monitoru, na kterém probíhá
stimulace za podmínek standardního kontrastu a jasu. Vyšetření probíhá s event. brýlovou korekcí, s
normální šíří zornice a vyšetřuje se každé oko zvlášť. Zemnící a referenční elektrody jsou umístěny na
ušních lalůčcích, snímací elektroda je umístěna ve vlasaté části hlavy ve střední čáře v místě zvaném
inion.
Klinické využití
Pattern VEP jsou využívány v diagnostice onemocnění zrakového nervu, v diagnostice
demyelinizačních postižení zrakové dráhy typu roztroušené sklerózy, u kompresivních lézí zrakové
dráhy, u funkčních poruch, jako je hysterie nebo simulace, v dětské oftalmologii k posouzení
amblyopie, ke zjištění refrakčních vad a okulomotorických poruch.
Flash VEP slouží k posouzení funkčnosti zrakové dráhy v dětské oftalmologii, k posouzení
zrakových funkcí u nekomunikativních pacientů (mentální retardace), ke zhodnocení stavu zrakové
dráhy a funkcí makuly u snížené transparence optických prostředí, např. před operačním zákrokem, a
jsou používány i v diagnostice kortikální slepoty.
Neuritida optického nervu
Latence vlny P 100 je prodloužena a amplituda je mírně snížena.
Snížená zraková ostrost
Prodloužená latence nebo vyhasnutí odpovědi.
56
ELEKTROOKULOGRAFIE (EOG)
Elektrookulografie (EOG) je název zavedený do klinické elektrofyziologie Margem v roce 1951. EOG
registruje trvale přítomné, klidové potenciály velikosti přibližně 6 mV, které existují mezi rohovkou s
kladným pólem a sítnicí se záporným pólem. Arden a Fojas v roce 1962 zjistili, že největším přínosem
při EOG není měření absolutní hodnoty klidového potenciálu sítnice, ale spíše srovnání amplitudy za
skotopických a fotopických podmínek vyšetření. To znamená měření klidového potenciálu sítnice při
adaptaci oka na tmu (skotopický EOG) a při adaptaci na světlo (fotopický EOG).
EOG zaznamenává změny klidového potenciálu oka. Vyšetřovaný by měl mít maximálně
dilatované zornice. Měření se provádí v Ganzfeldově perimetrické kouli, kde se během vyšetření
střídají 2 červené fixační značky, které testovaná osoba vidí pod úhlem 30°. Červené značky
přeblikávají v intervalu asi deseti sekund a pacient je vyzván, aby měnil fixaci pouze pohybem očí a
neotáčel celou hlavou.
Test se skládá ze dvou fází. První fáze probíhá za skotopických podmínek po dobu 15 minut,
bez předchozí adaptace na tmu. Jas fixačních značek je utlumen. Druhá fáze za fotopických podmínek
trvá taky 15 minut a provádí se na osvětleném pozadí o jasu 100 cd/m2
. Je vhodné, aby se jas pozadí
zvyšoval postupně a nedošlo k náhlému oslnění sítnice, popřípadě umožnit pacientovy krátkou
adaptaci na světlo (3 minuty).
Pro tento test se využívají pouze kožní elektrody. Zemnící elektroda je opět na čele a aktivní
elektrody jsou umístěny při vnějším a vnitřním očním koutku (obr. 10).
Obr. 10: Umístění elektrod u EOG [3]
Mezi rohovkou a sítnicí vzniká napěťový rozdíl 2-17 mV, který se označuje jako klidový
potenciál a má původ v RPE a přilehlé Bruchově membráně. Rohovka představuje pozitivní náboj
dipólu a sítnice je vzhledem k ní negativní. Po osvětlení vzniká elektrický dipól, který je orientovaný
57
shodně s optickou osou. Při očních pohybech se hodnoty dipólu mění, směrem k negativní elektrodě se
měřené napětí stává pozitivnější a naopak.
Výsledek EOG se hodnotí pomocí Ardenova indexu. Je to veličina, která udává poměr mezi
maximální hodnotou potenciálu za světla a minimální hodnotou potenciálu za tmy. Je-li EOG
fyziologické, má index hodnotu 200-400, je-li menší než 180, jedná se o patologii daných struktur.
Klinický význam
EOG referuje o stavu RPE, choriokapilaris cévnatky a o vrstvě fotoreceptorů.
Viteliformní hereditární dystrofie (Bestova choroba)
Jedná se o dominantně dědičné onemocnění, které se projevuje většinou do 10 let oranžovožlutým
cystoidním ložiskem v makule. V terminálním stádiu atrofuje cévnatka a klesá zraková ostrost. EOG
je výrazně snížený, zejména je snížená amplituda kmitů fotopické fáze.
Choroideremie
Pro tuto chorobu jsou charakteristická bělavá ložiska chroretinální atrofie, ve kterých mizí
choriokapilaris, obliterují choroidální cévy a atrofuje pigmentový epitel a sítnice. U pacientů
s choroiderémií zaznamenáme abnormální EOG.
ZÁVĚR
Včasné určení diagnózy je jedním z předpokladů úspěšné léčby, a proto můžeme považovat
elektrofyziologické vyšetřovací metody oka za důležitou součást oftalmologického vyšetření.
Z optického hlediska je nutné připomenout, že při použití strukturálních podnětů je nutná precizní
korekce pacienta. Na moderních přístrojích i na blízkou vzdálenost. Zvláště je nutná korekce
astigmatismu, protože bez korekce této vady může být strukturální podnět zkreslen, což se projeví v
záznamu. Neurologové tuto věc opomíjejí, vyšetřují ze vzdálenosti 3 až 5 metrů, zatímco
oftalmologové vyšetřují ze vzdálenosti 33 centimetrů. Při špatném vizu nejsou P-ERG a P-VEP
správně hodnotitelné, neboť nám již neodráží plně citlivost kontrastu
Použitá literatura:
58
1. Trendy soudobé oftalmologie: Svazek 4. 1. vyd. Editor Pavel Rozsíval. Praha: Galén, 2007,
323 s. ISBN 978-807-2624-706.
2. SKORKOVSKÁ Š., HAVLÍČEK M.: Sofistikované metody vyšetření sítnice. Lékařské
listy. 2001, č. 33, s. 9-13.
3. The Organization of the Retina and Visual System The Electroretinogram and Electrooculogram:
Clinical Applications. In: Webvision [online]. 2012 [cit. 2014-07-22]. Dostupné z:
http://webvision.med.utah.edu/book/electrophysiology/the-electroretinogram-clinical-
applications/
4. The Electroretinogram: ERG. In: National Center for Biotechnology Information, [online].
2001, 2007 [cit. 2014-07-22]. Dostupné z: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK11554/
5. RAIMROVÁ, Silvie. Elektrofyziologické vyšetřovací metody v oftalmologii [online]. 2011
[cit. 2014-07-22]. Bakalářská práce. Masarykova univerzita, Lékařská fakulta. Vedoucí práce
Šárka Skorkovská
6. International Society for Clinical Electrophysiology of Vision [online]. 2014 [cit. 2014-07-25].
Dostupné z: http://www.iscev.org/
7. ZENKLOVÁ, Marta. Elektrofyziologické vyšetřovací metody a jejich využití v oftalmologii
[online]. 2008 [cit. 2014-07-25]. Bakalářská práce. Masarykova univerzita, Lékařská fakulta.
Vedoucí práce Šárka Skorkovská
Seznam obrázků:
Obr. 1…............ Základní složky ERG [ 5]
Obr. 2................. Zobrazení a- vlny, b- vlny (upraveno) [3]
Obr. 3................. Hlavní parametry ERG záznamu (upraveno) [3]
Obr. 4.................. Pět základních typů ERG odpovědí [7]
59
Obr. 5................. Porovnání záznamu vyšetření zdravého pacienta a pacienta s pigmentovou
degenerací sítnice [3]
Obr. 6................ Křivka PERG [ 7]
Obr. 7............... Záznam mf- ERG vyšetření, srovnání výsledků u pacienta s VPMD a zdravého
pacienta [3]
Obr. 8............... Typ strukturovaného podnětu pattern – reversal [ 3]
Obr. 9............... Křivka VEP a její amplitudy [3]
Obr.10.............. Umístění elektrod u EOG [3]
Obr. 11............. Snímání EOG potenciálů při pohybu oka [3]
60
INDICATIONS FOR USE OF ELECTROPHYSIOLOGICAL
EXAMINATION METHODS
Bc. Eliška Kondéová
Project Manager: MUDr. Jan Richter
Department of Optometry and Orthoptics, Medical Faculty, Masaryk University
Electrophysiological methods are highly sophisticated methods that allow non-invasively
diagnose many diseases, often before clinical manifestations.
The basic indications for examination are:
• Diagnosis of ocular and neurological disorders
• Vision disorders of unknown etiology
• Assessment of retinal function in turbidity optical media
• Monitoring for suspected retinotoxicity and neurotoxicity
• Detection of hereditary diseases
• Evaluation of the function of the retina and optic nerve in traumatic conditions.
History electrophysiological methods
The first attempts to remove the electrophysiological recording were carried out on animals.
Electrical signals are generated by the flow of electrically charged particles, ions across cell
membranes in both vertebrate and invertebrate.
First removed the potentials of fish eye in 1865 the Swedish physiologist Holmgren,
who is mistakenly considered action potentials of the optic nerve. Although Dewar from
Scotland removed the potentials of the human eye already in 1877, electroretinography did
not find wider clinical use until 1941, when Riggs used to capture the potential of the human
eye by corneal contact electrodes. In 1945, Karpe published the results of a study ERG on
human eyes, and laid the foundations for clinical electrophysiology. In 1992 Sutter introduced
into clinical electrophysiology new method of stimulating the retina and retinal scanning
potentials in the form of multifocal ERG.
61
ELECTRORETINOGRAPHY (ERG)
Full area, light-induced electroretinogram is record of diffusing electrical response generated
by the photoreceptors and retinal nerve cells. This electrical response is a result of changes in
the motion of ions in the retina, especially potassium and sodium induced by light stimulus.
Einthoven and Jolly first time reported in 1908 about the three components of the
electroretinogram. The initial negative wave called the wave "a", following the positive part,
which normally has higher amplitude than a wave, has been reported as a wave "b" and the
final extended positive part of the curve was called the wave "c". The names of the individual
parts of the curve ERG is still used today.
The origin of the ERG
The retina contains two types of photoreceptors, rods and cones. Light absorption visual
pigment contained in the outer segment of the photoreceptor, launching molecular changes
followed a surge the hyperpolarization of photoreceptors. Hyperpolarization is a negative
change in intracellular electrical potential and this electrical change is recorded as negative awave
of the electroretinogram. Light-induced hyperpolarization of photoreceptors reduces
release of neurotransmitters at synaptic endings. This change causes depolarization or
hyperpolarization of the postsynaptic bipolar and horizontal cells. Consequently
depolarization bipolar cells of the retina increases the level of extracellular potassium, which
leads to depolarization of the Müller glia cells. This phenomenon means positive b-wave of
clinical electroretinogram.
Physiological electroretinogram and its evaluation
Physiological electroretinogram starts with negative small wave latency and two tops, which
we call early receptor potential (R1, R2). After registering the negative wave and that is late
receptor potential. The rising part of the positive wave b is possible to register oscillatory
potentials (OP), whose origins are synaptic relationships in the inner core layer of the retina.
Positive wave b is generated by neural elements inside the core layer (bipolar cells,
horizontal, etc.). Slow positive wave arises c hyperpolarization retinal pigment epithelium and
the retinal Müller cells, but under normal conditions the ERG not (Fig. 1).
62
Electroretinogram is recorded in a clinical setting for eye adaptation to darkness
(scotopic ER G) and then for the lighting, the adaptation of the eye to light (photopic ERG).
ERG values are influenced by the intensity of the light stimulus, the state of adaptation of the
retina and other circumstances (such as age and refractive defect of the eye, optical
transparency, environment and retinal potential fluctuations during the day).
The electroretinogram contains amplitude of the waves-a and waves-b, oscillatory
potentials and latency of each wave in scotopic and photopic conditions. ERG responses of
the right and left eyes in normal persons under standard conditions of inquiry may vary on
average by 10% (Fig. 2,3).
FIG. 1: Basic components of ERG [5]
FIG. 2: The biphasic waveform of the typical normal patient (modified) [3]
63
FIG. 3: Main parameters of the ERG recording (modified) [3]
The pathological electroretinogram
ERG values may vary depending on the type, stage and extent of ocular diseases. The best
known and most widely used classification of abnormal findings ERG is designed by Karpe.
Its basis is the fundamental component amplitude characteristics curve ERG.
Supernormal ERG is characterized by increasing amplitude a and b waves that arises
from intoxication, hypoxia, metabolic disturbances and interruptions of retinotalamic
connection. Examples are the initial stages of degenerative and dystrophic diseases of the
retina, intoxication of the organism and metallic foreign body.
Subnormal ERG is associated with a reduction in the amplitude of the wave a and b.
It’s the most common type of pathological ERG. The degree of reduction potentials is
influenced by the extent, nature and depth of the pathological process. This type of ERG is
found in dystrophic changes in the retina and choroid, urgent vascular diseases of the retina,
with retinal detachment and high myopia.
Negative ERG is characterized by the normal amplitude wave-a and reduced
amplitude wave-b. This type ERG we find most acute vascular diseases of the eye such as
occlusion of the central retinal vein and artery.
None ERG is response of heavy irreversible changes in the retina, such as pigmentary
degeneration of the retina.
64
In 1994 the International Society for Clinical Electrophysiology of vision (ISCEV)
issued standard methodology to allow comparison of results. This directive introduces five
basic types of ERG-responses:
•Rod response to the dark-adapted eye
•Cone response to the light-adapted eye (maximum response)
•Cone answer
•Dark-adapted oscillatory potentials
• Flicker ERG (Fig. 4).
FIG. 4: Five basic types of ERG responses [7]
1. Classical (flash) ERG
Standard tests carried out under photopic and scotopic conditions for the Ganzfeld’s globe.
The pupil is usually dilated. Corneas are desensitized.
The retina is stimulated by diffuse lighting, which is used for xenon lamp brightness 1,5
to 3 cd / m 2
and each flash lasts up to 5 milliseconds. Brightness of background Ganzfeld’s
globe for photopic examination is 30 cd / m 2
.
65
The sensing of electrical potentials using three electrodes: action, reference and
ground. Action electrode is inserted into the eye and the reference and ground electrodes are
cutaneous. The skin prior to application to be properly degreased, perhaps alcohol.
Subsequently the loaded conductive gel, is used to ensure good electrical connection.
Scotopic (rod-shaped) ERG is a record that is sensed by the eye adaptation to darkness
(20-30min). If a blue light that is subliminal suppositories can be obtained only bar-answer.
Photopic (cone) ERG is sensed after the adaptation of the eye to light and lighting.
2. Flicker ERG
When the retina is stimulated by rapid bursts of 30 cycles / second (30Hz), it is then a flicker
ERG. At this frequency rods cannot respond.
3. Oscillatory potentials
Oscillatory potentials can be isolated from ERG amplification curves for the frequency range
100-300 Hz. It is a small glitch overlying the ascending limb of the b-wave. The basic four
oscillations occur with supreme latencies of 18-45 ms.
Clinical Application
Pigmentary retinal degeneration
For pigmentary retinal degeneration is markedly reduced ERG, for scotopic ERG amplitude
of wave-a is reduced, and this correspond to the lack of reaction rods (Figure 5).
66
FIG. 5: ERG recording in a normal patient and one with retinitis pigmentosa [3]
Congenital stationary night blindness
This disease is likely caused by interruption of the signal between the rods and bipolar cells.
This leads to the negative ERG (b-wave is missing, and the a-wave is extended).
Cone dystrophy
The early “cone” portion of the scotopic flash ERG is missing. The scotopic bright white
ERG is fairly normal in appearance but with slow implicit times.
Circulatory disorders of the retina
Arterial occlusion is accompanied by a reduction in ERG-responses.
Opaque ocular media
ERG is used mainly in the states of eye burns with subsequent adhesions of the eyelids, which
make it impossible to assess the findings in the external ocular segment and the inside the eye
by conventional techniques.
4. Electroretinogram to reverse checkerboard stimuli (pattern ERG-PERG)
67
Using a black and white checkerboard reversing with the stimulation of the retina creates an
image on the retina spatially structured initiative. By scanning the thus created potential
response can catch the central part of the retina and ganglion cell layer and their axon.
Pathological PERG values measured on the uncorrected refractive errors, amblyopia, macular
dystrophy and degeneration, glaucoma, vascular diseases of the eye and extensive damage to
the front of the optic nerve.
The Curve PERG has three components which exhibit typical wavelength latency. In
healthy subjects, the curve is formed with negative wave N35 latency of 35 ms, followed by a
large positive wave with P50 latency of 50 ms. As a last there is a large negative wave N95
latency between 90 and 100 ms (Fig. 6).
FIG. 6: Standard PERG [7]
Clinical Application
Glaucoma
Examination of the PERG has its importance especially for detection of early stages of
glaucoma. If the PERG with using large checkerboard structures normal, but using a small
checkerboard structure changed, it may be due to lack of optical imaging or beginning
glaucoma.
5. Multifocal ERG (mf-ERG)
68
Multifocal electroretinography is an important addition to standard electrophysiological
diagnosis, because it allows the bounded detection, localized defects of the retinal function by
sensing the electrical activity of multiple small retinal parts.
Standard examination takes place in binocular photopic conditions on the eyes adapted
to the light optimal correction. Pupils are artificially extended. The electrodes consist of
plated electrodes placed in the lower fornix and corneal electrode type of contact lenses. Skin
golden reference electrodes are placed on the most appropriate sleep eye and the ground
electrode on the earlobe or forehead.
During the examination patient is fixing central point on the screen with the most
frequency of 75 Hz, which are generated by a series of hexagons (usually 61/103/241).
Display size has to take a 20-30 degree angle on the retina. Brightness of white hexagons is
set to 100 to 200 candelas per square meter; the luminance of black hexagons has the lowest
possible value (below 1 cd / m 2
). During stimulation there is rapid changing of white and
black color. Duration of examination depends on the number of hexagons (61 hexagons/ 4
minutes).
Clinical evaluation
In clinical practice is centrally assessed response and total mf-ERG responses of concentric
circles with increasing eccentricity. First, there are calculated final series of all 61 local
responses. Next step is creating of a three-dimensional image of density response (using the
method of scalar product). Results are created from averaged responses to the five groups of
five total response. At each local ERG we can differentiate dominant positive peak P1 and
two negative peaks N1, N2.
The clinical significance
• Aging
The study showed a progressive decrease in the amplitude A P1 and N1
latency prolongation with increasing age. These changes are the result of both
morphological and functional changes in the retina (the decrease in the number
of neurons, mitochondrial aberrations in outer segments suppositories reduced
temporal adaptation of retinal disturbed signal transmission).
69
• Congenital retinal dystrophy
Stargardt's disease - reduced central responses
Lattice dystrophy - a reduction of amplitudes
• Acquired retinal disease
Age-related macular degeneration (AMD)- reduced central responses. MfERG
has a significant position in assessment of functional changes in the
retina in AMD context various types of conservative and surgical treatment
(Fig. 7).
FIG. 7: Recording of mf-ERG test, the comparison results in a patient with AMD and
healthy patient [3]
• Diseases which affect the inner layer of the retina
• Diabetes mellitus
Changes in the retina are with using this test (or via its modifications multifocal
oscillatory potentials - sf-mfERG, which have prolongation
of latency before they are altered latency responses standard
arrangement mfERG). Abnormalities are demonstrable in diabetic
patients without diabetic retinopathy (DR) and for progression suggest
early development of DR.
• Glaucoma
70
Examination provides early diagnosis of glaucoma changes. With the
multifocal ERG with slow stimulation (Sf f m-ERG) has a 85%
sensitivity for detection of glaucoma and even it’s allows differentiate
glaucoma with low and high tension.
Mf-ERG is a non-invasive electrophysiological test which allows objectification of
small bounded defect of function of the retina.
VISUAL EVOKED POTENTIALS (VEP)
VEP responses are bioelectric brain irritation of visual receptors precisely defined stimulus,
either structured or flash.
VEP stimuli are reversing (with phase shift), or type flash on and flash off. For flash
the stimulating factor is change of retina’s exposure, while with use of a structured stimulus
this is the formation of contrast between differently illuminated portions of the retina. The
most used type of structured stimuli is a picture of the board (Figure 10). Structured stimuli
activate the visual system more efficient than a simple flash, which indicates from the
physiological properties of the visual analyser. VEP allow to examine the functional activity
of the visual pathway in its entirety.
Structured (pattern) VEP provide more accurate information about the visual pathway,
but require a relatively good visual acuity of the examined person, because the reduction of
visual acuity decreases the value of the response. We distinguish two types of structured
stimuli, pattern-reversal (black and white and checkerboard) and pattern-onset (black and
white checkerboard alternating with gray background).
Flash (flash) VEP have screening character and do not give accurate information about
the visual pathway. This type of VEP can still be used in patients with low visual acuity
because of the opacities of optical media, or unconscious patients, persons with mental
retardation or in the case of simulation.
71
FIG. 8: Checkerboard pattern with red fixation point [3]
Rating of the VEP
The curve VEP examination contains potential minimum N70 ms, the maximum potential
P100 ms and other potential minimum N140ms (Fig. 9). The evaluation assessed the
reproducibility of responses, number of waves, evoked a complex shape, latency and
amplitude of P100 waves and lateral difference. VEP latency is the time in milliseconds from
the beginning of the stimulus to the peak of wave P100, P100 amplitude of this wave is
measured in microvolts. An absolute latency is more accurate than the absolute value of the
amplitude. In normal subjects latency has variability only 2-5% of the measured values, while
the values of the amplitudes show a variance of up to 25% between different entities.
VEP values are affected by age, visual acuity, pupil diameter and may be influenced
by cooperation of the person examined. General pathophysiology of VEP examination has
two basic forms. Damage to the myelin sheath leading to longer latency of P100 wave, axonal
damage means reducing of the amplitude of the P100 wave.
FIG. 9: Normal pattern reversal VEP [3]
72
Terms of examination
Pattern VEP is examined with the sitting patient at a distance from the screen on which the
stimulation takes place under conditions of standard contrast and brightness. Examination
carried out with the eventually dioptric correction, with normal pupil diameter and there is
investigated each eye separately. Ground and reference electrodes are placed on the earlobes,
the sensing electrode is placed on the scalp in the midline at a place called Inion.
Clinical application
Pattern VEP are used in the diagnosis of diseases of the optic nerve, in the diagnosis of
demyelinating optic pathway disabilities such as multiple sclerosis, with compressive lesions
of the optic pathway, with functional disorders, such as hysteria or simulation in pediatric
ophthalmology to assess amblyopia to detect refractive errors and oculomotor failures.
Flash VEP is used to assess the functioning of the visual pathways in pediatric
ophthalmology, to assess visual function in non-communicative patients (mental retardation),
to assess the state of the visual pathway and function of the macula with reduced optical
transparency environment, e.g. before surgery, and are also used in the diagnosis of cortical
blindness.
Optic neuritis
The latency of wave P 100 is extended and the amplitude is slightly reduced.
Decreased visual acuity
Prolonged latency or none response.
Electrooculography (EOG)
Electrooculography (EOG) has introduced in clinical electrophysiology Marg since 1951.
EOG registers permanently present, standing potentials about size of approximately 6 mV,
which exist between the cornea with the positive pole and the negative pole of the retina.
Arden and Fojas in 1962 found that the biggest contribution in EOG not measure absolute
73
values of standing potential of the retina, but rather a comparison of the amplitudes for
scotopic and photopic conditions examination. This means measuring the standing potential
of the retina of the eye to adapt to darkness (scotopic EOG) and in adaptation to light
(photopic EOG).
EOG records the changes in standing potential of the eye. The pupils should be dilated
maximally before testing and their size recorded. Measurements are carried out in Ganzfeld
globe. During the examination patient two red fixation lights located 15 left and right of
center. Fixation lights should alternate in most cases for 10 s.
The test consists of two phases. The first phase takes place under scotopic conditions
for 15 minutes, without any prior adaptation to darkness. Brightness of fixation lights is
muted. The second phase in photopic conditions also takes 15 minutes and is performed on
the backlight brightness of 100 cd / m 2.
The brightness of the background should increase
gradually (because of sudden glare of the retina), or to allow the patient a short adaptation to
light (3 minutes).
Only the skin electrodes are used for this test. The grounding electrode is again at the
forefront and the active electrodes are located at the outer and inner canthus (Fig. 10).
FIG. 10: Placement of the electrodes for recording an EOG [3]
Between the cornea and the retina 2-17 mV voltage difference arises, which is known
as standing potential and has its origin in RPE and Bruch's membrane adjacent. The cornea is
a positive charge and dipole retina is the negative. Electric dipole arises after lighting which is
oriented identically with optical axis. When the eye moves, the values of the dipole varies
toward the negative electrode, where the measured voltage becomes more positive, and vice
versa.
The result of EOG is evaluated using Arden index. It is a quantity that indicates the
ratio between the maximum value of the potential for light and minimum values of the
74
potential in the dark. If the EOG physiological, Arden index has a value of 200-400, if less
than 180, it is a pathology of the structures.
The clinical significance
EOG reports on the state of RPE, choriocapilaris of choroid layer and photoreceptors.
Best disease
It is a dominantly inherited disease that manifests itself mainly in 10 years and leads to a
characteristic bilateral yellow “egg-yolk” appearance of the macula. In the terminal stage
choroid and RPE atrophies and decreases visual acuity. EOG is significantly reduced,
especially the reduced amplitude of the photopic phase.
Choroideremia
Choroideremia represents an X-linked diffuse atrophy of the choroid and pigment epithelium.
ERGs are usually abnormal.
CONCLUSION
Early diagnosis is one of prerequisite for successful treatment. Therefore, we can consider
electrophysiological examination methods for an important part of the ophthalmic
examination.
From the optical point of view it should be noted that the use of structural stimuli is
related to precise correction of the patient – on modern appliance and at close range.
Especially astigmatism correction is necessary, because without correction structural stimulus
may be distorted, which is reflected in the record. Neurologists neglect this thing and examine
at a distance of 3-5 meters, while ophthalmologists examine at a distance of 33 cm. Optimal
image quality is necessary for recordings.
References:
1. Trendy soudobé oftalmologie: Svazek 4. 1. vyd. Editor Pavel Rozsíval. Praha: Galén, 2007,
323 s. ISBN 978-807-2624-706.
75
2. SKORKOVSKÁ Š., HAVLÍČEK M.: Sofistikované metody vyšetření sítnice. Lékařské
listy. 2001, č. 33, s. 9-13.
3. The Organization of the Retina and Visual System The Electroretinogram and Electrooculogram:
Clinical Applications. In: Webvision [online]. 2012 [cit. 2014-07-22]. Dostupné z:
http://webvision.med.utah.edu/book/electrophysiology/the-electroretinogram-clinical-
applications/
4. The Electroretinogram: ERG. In: National Center for Biotechnology Information, [online].
2001, 2007 [cit. 2014-07-22]. Dostupné z: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK11554/
5. RAIMROVÁ, Silvie. Elektrofyziologické vyšetřovací metody v oftalmologii [online]. 2011
[cit. 2014-07-22]. Bakalářská práce. Masarykova univerzita, Lékařská fakulta. Vedoucí práce
Šárka Skorkovská
6. International Society for Clinical Electrophysiology of Vision [online]. 2014 [cit. 2014-07-25].
Dostupné z: http://www.iscev.org/
7. ZENKLOVÁ, Marta. Elektrofyziologické vyšetřovací metody a jejich využití v oftalmologii
[online]. 2008 [cit. 2014-07-25]. Bakalářská práce. Masarykova univerzita, Lékařská fakulta.
Vedoucí práce Šárka Skorkovská
List of Figures:
FIG. 1 ............... Basic components of ERG [5]
FIG. 2................ The biphasic waveform of the typical normal patient [3]
FIG. 3 ................ Main parameters of the ERG recording (modified)) [3]
FIG. 4 ................. Five basic types of ERG responses [7]
FIG. 5 …………… ERG recording in a normal patient and one with retinitis
pigmentosa [3]
FIG. 6 ............... Standard PERG [7]
76
FIG. 7 .............. Recording of mf-ERG test, the comparison results in a patient with
AMD and healthy patient [3]
FIG. 8 .............. Checkerboard pattern with red fixation point [3]
FIG. 9 ………… Normal pattern reversal VEP [3]
FIG.10 .............. Placement of the electrodes for recording an EOG [3]
77
6. PRINCIP POLARIZACE SVĚTLA A JEHO VYUŽITÍ V
OPTOMETRII
Bc. Anna Kohoutková
Vedoucí práce: Mgr. Pavel Kříž
Katedra optometrie a ortoptiky Lékařské fakulty Masarykovy univerzity v Brně
Světlo je příčné elektromagnetické vlnění, které ke svému šíření nepotřebuje žádné
látkové prostředí, šíří se tedy např. i vakuem. Tři základní vlastnosti světla (a
elektromagnetického vlnění vůbec) jsou svítivost (amplituda), barva (frekvence) a
polarizace (úhel vlnění). Důležitá charakteristika světla je jeho rychlost c. Hodnota rychlosti
světla ve vakuu je c = 299 792 458 m.s-1
. V látkovém prostředí má světlo vždy menší rychlost
než ve vakuu a její velikost je ovlivněna jak vlastností prostředí, tak i frekvencí světla.
Veličiny popisující světelný svazek jsou veličiny vektorové a mají tedy směr.
Polarizace je definována směrem elektrického pole, na které je kolmé magnetické pole. Pokud
je směr elektrického pole v průřezu svazku v čase náhodný, označujeme světlo za
nepolarizované. Naopak polarizovaným světlem nazýváme stav, kdy vektor elektrického pole
například zůstává v jedné rovině, takové světlo je lineárně polarizované. Nebo třeba opisuje
kružnici, takové světlo je kruhově polarizované. Lidské oko polarizaci světla nevnímá, a tak
prostým pohledem nejsme schopni polarizovaný svazek od nepolarizovaného rozeznat. Pokud
se nechá svazek odrazit, pak tento odraz může na polarizaci dopadajícího svazku zásadně
záviset.
78
Pro představu polarizace světla se používá analogie s mechanickým vlněním například
na provaze.
Rozkmitáme-li jeden konec nataženého provazu, prohýbá se postupně v různých
místech nahoru a dolů a tyto vlnky se šíří směrem ke druhému konci. Světelné vlnění se chová
v podstatě obdobně, postupně se zvětšuje a zmenšuje vektor intenzity elektrického
(eventuelně magnetického) pole.
Lineárně polarizované vlnění
Polarizace vlnění (ať mechanického nebo elektromagnetického) znamená, že výchylky
probíhají pouze v určitém směru a ne chaoticky v různých směrech (mluvíme pouze o
takzvané lineární polarizaci). Pokud tedy budeme s koncem provazu kmitat pouze nahoru a
dolů, vznikne nám lineárně polarizované vlnění. Pokud bychom koncem provazu kmitali
náhodně do různých stran, vznikne vlnění nepolarizované.
Nepolarizované vlnění
Světlo je obecně nepolarizované a zpolarizuje se například odrazem od předmětů pod
určitým úhlem, nebo průchodem speciálními krystaly- polarizátory.
79
Polarizátor vytvoří z nepolarizovaného světla světlo lineárně polarizované podél určité
roviny. Pokud takovéto polarizované světlo necháme dopadat na polarizátor druhý, kterému
říkáme analyzátor (umožňuje nám vlnění analyzovat), pak záleží na jeho natočení, kolik
dopadajícího světla propustí. Pokud je polarizační rovina filtru rovnoběžná s rovinou
polarizace světla, projde filtrem všechno světlo, pokud jsou roviny navzájem kolmé,
neprojde nic.
Opět si to lze představit pomocí jednoduché analogie s vlněním na provaze. Jako
polarizační filtr nám bude sloužit laťkový plot, kterým provaz prochází.
Budeme-li s provazem kmitat nahoru a dolů, vlnění bez problému projde za plot
(kmitání provazu nic nebrání), pokud budeme kmitat vodorovně, zarazí se kmitání provazu o
laťky plotu a vlnění se dál nedostane.
Jaké existují způsoby polarizace světla:
Polarizace světla odrazem, kdy odražený paprsek od rovinného rozhraní bude
částečně lineárně polarizovaný, a jeho vektor intenzity elektrického pole bude kmitat v rovině
kolmé na rovinu dopadu. Stupeň polarizace závisí na úhlu dopadu:
n
n
tg p
′
=α
Polarizace světla lomem, kde se světlo polarizuje jen částečně. Vektory intenzity E v
lomeném a odraženém polarizovaném světle jsou navzájem kolmé.
Polarizace světla dvojlomem, dopadá-li přirozené světlo kolmo na stěnu dvojlomného
anizotropního krystalu, štěpí se ve dva paprsky, které dále postupují různými směry. Jeden z
80
nich označený se nazývá řádný (ordinérní), naproti tomu paprsek zvaný mimořádný
(extraordinérní) se šíří krystalem různými směry a různou rychlostí. První paprsek (řádný) se
řídí zákonem lomu, a proto se šíří stejnou rychlostí nezávisle na směru, zatímco rychlost
šíření mimořádného paprsku závisí na směru šíření. Z tohoto důvodu, že se oba paprsky šíří
různou rychlostí, odpovídají jim též různé indexy lomu. Oba paprsky jsou dokonale lineárně
polarizovány.
V praxi se pro vytvoření polarizovaného světla z nepolarizovaného používají tzv. polarizátory
Jejich využití je rozsáhlé. Nacházíme je například v optických zařízeních, uplatnění mají při
fotografování, v oční optice aj. Polarizátory můžeme dělit do dvou kategorií: absorpční
polarizátory a polarizátory štěpící paprsek. Mezi absorpční polarizátory můžeme řadit přírodní
krystaly jako například turmalín nebo hepatit. Polarizátory štěpící paprsek rozdělují vstupní
paprsek na dva paprsky opačných polarizačních stavů. Jednoduché typy těchto polarizátorů
užívají řadu skleněných destiček nachýlených tak, aby se dopadající paprsek odrážel pod
Brewsterovým úhlem. Díky tomu je zajištěna maximální polarizace.
V optické praxi je třeba zmínit přístroj, který byl vyvinut speciálně pro korekci
asociované heteroforie, resp. úhlové odchylky fixace, pro měření hloubky prostorového
(stereoskopického) vidění a je také vyšetřovací metodou u aniseikonií. Dle literatury se jedná
o metodiku vyvinutou dle H.-J. Haaseho, nazývanou též METODIKOU POLATESTU. V
novodobé terminologii se pro ni začalo prosazovat značení se zkratkou „MKH“ (Meβ-und
Korrektionsmethodik nach Haase“ – „měřící a korekční metodika dle Haaseho“). MKH
navazuje na monokulární stanovení refrakce. Součástí MHK je přístroj Polatest, který
znamená skutečný průlom v diagnostice a korekci anomálií binokulárního vidění. Další
využití polarizace v praxi nacházíme při vyšetření stereopse a v neposlední řadě i v optikách
ve formě polarizačních brýlí.
POLATEST
Vyšetřovací přístroj typu POLATEST od firmy Zeiss nebo Rodenstock využívají pro
zobrazení testových figur principu ,,pozitivní polarizace". (Princip pozitivní polarizace každé
oko vidí tmavé znaky na světlém pozadí, znak je kontrasnější než pole.)
81
Je nutné pracovat ve světlých místnostech s denním světlem. Navíc musí být přizpůsobeny
podmínky vidění tak, aby během vyšetřování byly stejnou formou poskytovány zrakové
podněty pravému i levému oku. Tyto požadavky lze splnit právě testy pracujícími na principu
pozitivní polarizace. Polarizační osy jednotlivých částí testu jsou orientovány diagonálně, tj.
pro pravé (levé) oko ve 135° (45°), podobně jako vůči nim zkřížené osy analyzátorů do ,,V".
Tyto analyzátory lze upevnit výkyvně a otočně na astigmatickou zkušební obrubu, čímž se
odstraňuje nutnost používat ruční binokulární předsádky se samostatným držátkem pro dané
analyzátory. Přetočíme-li osy analyzátorů kolem horizontální osy o 180°, přeneseme se z
orientace ,,V" do ,,A" a vyšetřovaná osoba bude následně vnímat oběma očima opačná
ramena této testové figury.
Zkušební obruba firmy Zeiss s horizontálně odklápějícími se analyzátory
Jednotlivé binokulární testy polatestu
Křížový test slouží jako základní a konvenční test bez centrálního fúzního podnětu
umožňující primárně měřit a korigovat motorický podíl heteroforií ve vertikálním i
82
horizontálním směru. Používá se také jako konečný test pro dosažení akomodační a refrakční
vyváženosti očí. Obrazem v tomto testu je černý kříž na bílém poli, kde pravé oko vidí jen
svislou čáru kříže a levé oko vidí jen vodorovnou čáru kříže.Vyšetření provádíme
následujícím způsobem: nejprve zakryjeme pravé oko, předložíme vyšetřovanému křížový
test a zjistíme, zda vidí symetrický šedý kříž. Dále předřadíme analyzátor a zjistíme, kterou
část kříže vidí nyní. V optimální situaci by měla vyšetřovaná osoba vidět jen svislá ramena
kříže. Potom odstraníme krytku a zjišťujeme, zda nyní vidí i svislé rameno kříže. V případě že
ano, můžeme konstatovat,že vidí binokulárně. V případě, že se objeví nějaké odchylky od
základního postavení,musíme vyrovnat vše korekčními klíny. V astigmatické zkušební obrubě
je doporučováno (stejně jako ve finálních korekčních brýlích), rozdělit prizmatické hodnoty
stejnoměrně před obě oči. Tím se minimalizují důsledky vad optického zobrazování při
binokulárnímvidění.
Obr. 5.3 a-d. Monokulární a binokulární vjem
křížového testu s analyzátory
a) vjem testu bez předřazených analyzátorů
b) vjem testu v základním postavení analyzátorů pro pravé oko
c) vjem testu v základním postavení analyzátorů pro levé oko
d) výchozí binokulární vjem „K“ testu
s analyzátory v základním postavení
Ručičkový test, označovaný původně jako test na cykloforie,slouží také pro
diagnostiku a korekci horizontálních heterofórií Při normálním postavení vidí pravé oko
nepolarizované černé mezikruží ve středu testového pole (v úloze centrálního fúzního
podnětu) a po jedné ručičce směřující nahoru a dolů. Levé oko vidí rovněž nepolarizované
černé mezikruží a nad i pod ručičkami po jedné stupnici. Test existuje jako jednoduchý i
dvojitý.
83
Obr. 5.4 a-d. Monokulární a binokulární vjem (jednoduchého) ručičkového testu s analyzátory
a) vjem testu bez předřazených analyzátorů
b) vjem pravého oka při základním postavení
polarizačních filtrů
c) vjem levého oka při základním postavení
polarizačních filtrů
d) základní postavení figur testu při binokulárním vnímání s polarizačními filtry
Hákový test může být orientovaný buď vertikálně, nebo horizontálně. Pomocí
hákového testu lze ověřovat vertikální, resp. horizontální odchylky a relativní rozdíly velikostí
obrazů vytvořených na sítnici. Proto se také někdy používá označení aniseikonický test. Na
bílém poli se nachází nepolarizované centrální mezikruží, vnímané oběma očima. Pravý
(levý) hák je viditelný též pravým (levým) okem u vertikálního hákového testu. U hákového
testu horizontálního jsou horní (dolní) háky určeny pro pravé (levé) oko. Vyšetřovaná osoba
se dívá na centrální mezikruží a my zjišťujeme, zda se oba háky jeví nahoře a dole, resp
.vpravo a vlevo přesně proti sobě, zda je pravý, resp. horní hák stejně velký jako levý, resp.
dolní. Pokud tomu tak není, je nutná korekce klíny.
Obr. 5.7 a-d. Monokulární a binokulární vjem (vertikálního) hákového testu s analyzátory
84
a) vizuální vjem při výškové odchylce
b) vizuální vjem při aniseikonii
c) vizuální vjem, kdy se oba háky testu do sebe zasouvají
d) vizuální vjem při deformacích
Hrubý stereotest slouží k prověření stereopse, neboli hloubkového prostorového
vidění. Stereopse je možná jen při dokonalém binokulárním vidění, proto se provádí toto
vyšetření až po ukončení korekce na předešlých testech, kdy se už podařilo dosáhnout
základního postavení. Hrubý stereotest obsahuje vedle fixačního centra v podobě
nepolarizovaného černého a kulatého terče, který není disociován, také stereoskopicky
vnímané předměty - hroty proti sobě orientovaných trojúhelníčků. Tyto stereoskopicky
vnímané předměty se jeví při normální pozici filtrů („V“ postavení) v relativní vzdálenosti
před fixačním centrem a po otočení analyzátorů kolem vodorovné osy za fixačním centrem.
Po sfúzování se jeví nad a pod fixačnímvcentrem jeden trojúhelníček, který směřuje svým
hrotem do středu tohoto kulatého terče. Z časových prodlev při dosažení příslušného a
očekávaného prostorového vjemu po převrácení analyzátorů před vyšetřovanýma očima
o 180° (tj. otočení os analyzátorů o 90°) lze získat podklad pro zlepšení kvality
klínové korekce.
a) test bez analyzátorů
b) vizuální vjem pravého oka při normálním postavení polarizačních filtrů
c) vizuální vjem levého oka při normálním
postavení polarizačních filtrů
d) výchozí – základní postavení testu při
binokulárním vnímání, kdy se oba trojúhelníčky jeví jakoby v prostoru před kulatým fixačním
terčem
85
Stereovalenční test (test stereoskopického vyvážení) nám umožňuje se s větší určitostí
dozvědět, zda se oční pár nachází ve svém ortopostavení. Test je vytvořen obdobným
způsobem jako předešlý streotest. Kolem nepolarizovaného středu v podobě černého kulatého
centrálního terče je konstruována stupnice se třemi čárkami po obou stranách. Pomocí tohoto
testu lze provést velmi jemnou a citlivou korekci heteroforií s fixační disparitou. Stupeň účasti
obou očí na hloubkovém vnímání vyjadřuje tzv. valence. Vyskytuje-li se dominance jednoho
oka při stereoskopickém vnímání směru, hovoříme o prevalenci. Každá čárka periferně od
centrálního kulatého terče představuje 20-60-100% prevalenci toho kterého oka. Měříme ji z
pozice hrotů obou sfúzovaných trojúhelníčků v jejich vzájemné vertikální pozici vůči těmto
symetricky zakresleným čárkám. Vyšetřovaná osoba vnímá stejně jako u předchozího testu
opět při základním postavení (invertovaném – po překlopení) postavení analyzátorů do „V“
(„A“) trojúhelníčky před (za) fixační značkou. V obou situacích by měly hroty trojúhelníčků
mířit na střed stupnic, resp. střed fixačního terče. Pokud dochází k tomuto stavu, jedná se o
stereoskopickou rovnováhu, resp. stereo-isovalenci. Zpomalené nebo omezené vnímání
hloubky prostoru směrem dopředu (dozadu) lze zlepšit nebo zcela odstranit klíny s bázemi
dovnitř (vně). Někdy však lze vylepšit výše uvedenou situaci i odpovídajícími klíny s
vertikální bází. Jejich hodnotu je však nutné hledat cíleně za pomoci speciálních testů.
Obr. 5.10 a-d. Monokulární a binokulární
vjem stereovalenčního testu při zkřížené
(základní) percepci
a) vizuální vjem testu, když nejsou předřazeny
žádné analyzátory
b) vizuální vjem pravého oka při normálním
postavení analyzátorů
c) vizuální vjem levého oka při normálním
postavení analyzátorů
d) výchozí binokulární vjem; trojúhelníčky se
jeví v prostoru před kulatým fixačním terčem a
stupnicí (8)
TESTY SLOUŽÍCÍ KE ZJIŠTĚNÍ STEREOPSE
Titmusův test slouží k vyšetření stereopse kdy má vyšetřovaný nasazeny
polarizační brýle, aby se separovaly monokulární vjemy. Obrázek pro levé oko je
polarizován v 45° a pro pravé v 135° a polarizační filtry v obrubě jsou opačně
orientovány. Test obsahuje tři podtesty, první ukazuje pouze přítomnost hrubého
prostorového vidění, další představuje vzrůstající stupeň prostorového vidění, od
86
800 úhlových vteřin do 40 vteřin poslední ostrost 400 vteřin, 200 vteřin a 100
vteřin.
Obr. 12: Titmusův stereotest
POLARIZAČNÍ BRÝLE
V běžném životě se setkáváme poměrně často s lineárně polarizovaným světlem
vznikajícím nejčastěji odrazem od lesklé nekovové plochy. Takovou plochu může
představovat například sklo, hladina, křídový papír atd. Hovoříme-li o polarizačních brýlích,
tak nás v této souvislosti zajímají na zmíněných plochách především odrazy světla
orientované horizontálně. Toto horizontálně polarizované světlo způsobuje nepříjemné
oslnění a optické šumy. Polarizační brýle nám právě tyto obtíže eliminují, protože se do oka
dostává pouze pozitivní vertikální vlnění, které nám umožňuje vidět kontrastně a barevně. V
kombinaci s kvalitním UV filtrem či fototropní vrstvou zajišťují očím bezpečnou ochranu
proti slunečnímu záření, zdokonalení ostrosti vidění, úlevu od únavy a vynikající vnímání
barev. Kromě jiného polarizační čočky naleznou uplatnění také při fotografování.
Zdroje:
FUKA, J., HAVELKA, B., I. Optika – fyzikální kompendium pro vysoké školy, IV. díl,
(Státní pedagogické nakladatelství, Praha 1961) s. 636–736.
RUTRLE, M. Binokulární korekce na polatestu. Brno: IDV PZ, 2000. 115 s.
RUTRLE, M. Přístrojová optika. Brno: IDV PZ, 2000. 189 s.
ROZSÍVAL, P. – DOHNALOVÁ, P. Trendy soudobé oftalmologie, svazek 2.
87
Praha: Galén, 2005. 286 s.
ARCHIV ZÁVĚREČNÝCH PRACÍ. Diplomová práce Využití polatestu v praxi optometristy
http://is.muni.cz/th/176573/lf_m/Vyuziti_Polatestu_v_praxi_optometristy.pdf
MATEMATICKO – FYZIKÁLNÍ WEB. Polarizace světla. Dostupné na:
http://fyzweb.cuni.cz/dilna/krouzky/3Dfot/podr1.htm
FIRMA CARL ZEISS: http://www.zeiss.cz
88
PRINCIPLE OF LIGHT POLARIZATION AND ITS USAGE IN
OPTOMETRY
Bc. Anna Kohoutková
Supervisor: Mgr. Pavel Kříž
Department of Optometry and Orthoptics, Medical Faculty, Masaryk University
Light is a type of electromagnetic radiation, which does not require material
environment for its wave propagation, i.e. is propagated also in vacuum. Main three properties
of light are these: luminosity, color and polarization. Speed of light in vakuum is c =
299 792 458 m.s-1
. Speed of light is always lower in non-vacuum enviroment and is
determined by environment properties and light frequency.
Light polarization is defined by direction of electric field, which is vertical to magnetic
field. A light wave that is vibrating in more than one plane is referred to as unpolarized light.
On the other hand, polarized light waves are light waves in which the vibrations occur in a
single plane. A human eye does not perceive light polarization, so polarity of light waves is
not recognizable by sight.
For the better understanding of light polarization, an analogy with vibrating rope is
being used. If a rope is vibrated from one end, wave is distributed via the rope to the second
89
end. Light wave acts pretty the same way, wave is being distributed, while vector of intensity
of electric (magnetic) field is being altered.
Linear polarization
. Light polarization (mechanical or electromagnetical) means, that vibrating happens in
only one plane, not chaotically in multiple planes (this is called linearly polarized wave). To
generate polarized wave with a rope, which was used as a example before, vibrating must be
done only in vertical direction (up and down). By vibrating to different directions, not
polarized wave is being generated (as illustrated below).
Nonpolarized wave
Generally, light is nonpolarized and can be polarized by reflection under specific angle
or by transmission through crystal called polarizer.
A polarizer alters a nonpolarized wave into lineary polarized waved with specific
plane. Second polarizer (called analyser) can be used afterwards, serving as a filter. Based on
a turning of analyser (turing of plane), wave is transmitted (filter plane is parallel to polarized
wave plane) or filtered (filter plane is not diagonal to polarized wave plane).
As an example, vibrating rope is used again. Picket fence serves as a analyser
afterwards. Pictures below illustrates two mentioned cases.
90
Vibrating rope in vertical direction makes wave polarized and transmit flawlessly
through the fence. Vibrating rope in other direction (diagonal in our example) causes the
fence to filter the wave and the wave is absorbed.
Methods for achieving polarization of light:
Polarization by reflection. Polarization depends on the angle at which the light
approaches the surface. Such light is partially polarized. Degree of polarization depends on
the angle, as was mentioned before:
n
n
tg p
′
=α
Polarization by refraction. Polarization occurs by the refraction of light. Such light is
partially polarized.
Polarization by double refraction. Using double-refracting crystal refracts light into
two different paths. The light is split into two beams upon entering the crystal. Both refracted
light beams are polarized totally.
As mentioned before, there are more ways, how to polarize light.
In practice, we use facilities called polarizers. Polarizers are used in optical tools, in
photography, ophthalmic optics, etc.
Polarizers can be divided into two categories: absorptive polarizers and beam splitting
polarizers. The most known absorptive polarizers are natural crystals such as tourmaline or
hepatit. Beam splitting polarizers split the input light beam into two beams of opposite
polarization states. Simple types of beam splitting polarizers use multiple specially oriented
91
glass plates that causes incoming light beam to be reflected under the Brewster angle. This
ensures maximum polarization.
In practice, we must mention optical device, which was specially developed for the correction
of associated heterophoria, respectively angular deviation of fixation for measuring spatial
depth (stereoscopic) vision. This device is also used as test for aniseikonia. According to the
literature, it is a methodology developed by H.-J Haase, and it is also called
METHODOLOGY POLATEST. In modern terminology, this was abbreviated to "MKH"
(Meβ-und nach Korrektionsmethodik Haase "-" Measurement and correction method
according to Haase "). Part of a MHK is a device called POLATEST, which is a real
breakthrough in the diagnosis and correction of anomalies of binocular vision. Polarization in
practice can be found also within examination of stereopsis.
POLATEST
The investigative device POLATEST (developed by Zeiss and Rodenstock) uses
principle called “positive polarization” to display test figures. Principle of positive
polarization is this: each eye sees dark characters on a light background because character is
more contrastive than the field.
It is necessary to work in bright rooms with daylight. Furthermore, visual stimuli provided to
left and right eye must be the same. These requirements are met with the mentioned principle
positive polarization. The polarizing axes of the individual parts are oriented diagonally, ie.
for right (left) eye at 135° (45°). Axes of the analyzers are oriented the same way. These
analyzers can be mounted flexibly on the astigmatic test rim, which eliminates the need for
manual conversion lens with a separate handle. By moving axes around the horizontal axis by
92
180 °, “V” orientation is changed to “A” and examinee will perceive opposite arm test figures
with both eyes.
Zeiss test frame
POLATEST binocular tests
Cross test serves as a basic test and conventional test without a central fusion
initiative enabling to measure and correct motor share of squint latent (heterophoria) in both
vertical and horizontal directions. It is also used as a final test to achieve a balance between
accommodative and refractive eye. The image of this test is a black cross on a white ground,
where the right eye sees only the vertical line of the cross and the left eye sees only horizontal
line of that cross.
Examination is done by following these steps: first, right eye is covered, the cross is
presented and examinee should see a gray symmetrical cross.
Next, an analyzer is used and examinee is asked for the part of cross he sees. The
optimal situation is that examinee sees only vertical arms of the cross. Then the cap of right
eye is removed and examinee is asked again, if he sees the vertical arm of the cross. If so, we
can state that examinee sees in a binocular manner. If there are any deviations from the basic
position, all corrective wedges must be used. Using an astigmatic test frame (as well as in the
final corrective glasses) it is recommended to split prismatic values to both eyes identically.
This minimizes the effects of defects in binocular vision.
93
Fig. 5.3 a-d. Monocular and binocular perception with cross-test analyzers
a) perception test without front-end analyzers
b) perception test with default right eye analyzers positioning
c) perception test with default left eye analyzers positioning
d) initial binocular perception of K test (analyzers in default position)
Pointer test, originally called as “cykloforia test” serves also for diagnosing and
correcting squint latent (heterophoria). During normal horizontal position, the right eye sees
an unpolarized black ring in the middle of test field and one pointer going up and one pointer
going down. The left eye also sees the unpolarized black ring and both pointers. Test exists in
a single and double version.
Obr. 5.4 a-d. Monocular and binocular perception with pointer-test analyzers
a) perception test without front-end analyzers
b) perception test with default right eye analyzers positioning
c) perception test with default left eye analyzers positioning
d) initial test figure positioning (binocular perception with polarized filters)
Hook test can be oriented either vertically or horizontally. By using the
hook test vertical, respectively horizontal, deviations and relative differences in
size of the image formed on the retina can be verified. Both eyes perceive
89
unpolarized central ring. Right (left) hook is also visible with the right (left) eye.
Within horizontal type of hook test, the upper (lower) hooks are designed for right
(left) eye. Examinee looks at the central ring and both hooks should appear at the
top and bottom position, left and right position, being opposite to each other.
Hooks should be also the same size. If not, it is necessary to use correction
wedges.
Obr. 5.7 a-d. 5.4 a-d. Monocular and binocular perception with hook-test analyzers
a) visual perception with height deviation
b) visual perception with aniseikonia
c) visual perception with both hooks plugin into each other
d) visual perception with deformations
Gross stereotest is used to test stereopsis (depth spatial vision). Testing
stereopsis is possible only with perfect binocular vision, this test is therefore done
after the completion of the correction with previous tests, which helped to achieve
the basic position. Gross stereotest contains a fixation center in the form of a
round black polarized target, which is not dissociated. In addition it contains
stereoscopically perceived objects - points against each oriented triangle. These
stereoscopically perceived objects appear to be in a relative distance to the center
of the fixation (filter ("V" position) is in the normal position). After rotating
analyzers around the horizontal axis these objects appear at the center of fixation.
90
After a fusion a triangle appears above and below the center of
fixation.
a) perception test without front-end analyzers
b) perception test with default right eye analyzers positioning
c) perception test with default left eye analyzers positioning
d) initial test figure positioning - both triangles appear in a space before the center of
the fixation
Test of stereoscopic balance allows us to know with greater certainty
whether the eye pair is in its ortho position. The test is made in a similar manner
as the previous gross stereotest. Around an unpolarized fixation center in a form
of a black round central target is a scale made of three bars on both sides. This test
achieve sensitive correction of heterophoria with fixation disparity. Level of
participation of both eyes on the depth perception expresses “valence”. If there is
dominance of one eye in stereoscopic perception of the direction we speak about
prevalence. Each comma from the central round target represents 20-60-100%
prevalence of a particular eye. Examinee perceives (as in the previous test) at the
initial position (inverted - after flipping) analyzers to position "V" ("A") triangles
before (behind) the fixation mark. In both situations spikes of triangles should aim
for the middle of grades, respectively to the center of the fixation target. If this
condition occurs, it is a stereoscopic balance, respectively stereo-isovalence. Slow
or limited depth perception forward (backward) can be improved or completely
remove with wedges.
91
Obr. 5.10 a-d. Monocular and binocular perception with stereoscopic balance test
a) perception test without front-end analyzers
b) perception test with default right eye analyzers positioning
c) perception test with default left eye analyzers positioning
d) initial test figure positioning - both triangles appear in a space before the black round
and grades.
References:
FUKA, J., HAVELKA, B., I. Optika – fyzikální kompendium pro vysoké školy,
IV. díl, (Státní pedagogické nakladatelství, Praha 1961) s. 636–736.
RUTRLE, M. Binokulární korekce na polatestu. Brno: IDV PZ, 2000. 115 s.
RUTRLE, M. Přístrojová optika. Brno: IDV PZ, 2000. 189 s.
ROZSÍVAL, P. – DOHNALOVÁ, P. Trendy soudobé oftalmologie, svazek 2.
Praha: Galén, 2005. 286 s.
ARCHIV ZÁVĚREČNÝCH PRACÍ. Diplomová práce Využití polatestu v praxi
optometristy
http://is.muni.cz/th/176573/lf_m/Vyuziti_Polatestu_v_praxi_optometristy.pdf
MATEMATICKO – FYZIKÁLNÍ WEB. Polarizace světla. Dostupné na:
http://fyzweb.cuni.cz/dilna/krouzky/3Dfot/podr1.htm
FIRMA CARL ZEISS: http://www.zeiss.cz
92
7. FUSION AND BINOCULARITY
Ivana Brekalo, Marko Bahlen, Kristina Mihić, Sonja
Drugović
University of Applied Sciences Velika Gorica
Introduction
Binocularity is a broad term that refers to the use of the two eyes together, either
correctly (normally) or incorrectly (abnormally). Normal binocularity often results
in comfortable three-dimensional vision, or stereopsis. True stereopsis is the
three-dimensional vision that you can have only with normal binocularity and
normal vision. The binocular visual system enables a full appreciation of a variety
of aspectsof an object in the field of view. Over a wide field of view, the sensory
system determines the direction, achieves a single image from the
two eyes, and provides information useful for judging the distance of the object.
The motor system closely coordinates the orientation of the eyes at all distances
and angles for both
stationary and quickly or slowly moving targets; italso coordinates with the
accommodative system to maintain a clear image. An efficient sensory and motor
binocular system provides single, clear, and comfortable imagery used for mak
ing a wide range of decisions about the nature of the object of regard.
The purposes of vision are to identify and localize objects, and the anatomy and
physiology of the brain reflect this duality. The purpose of binocularity is to
enhance vision over what it would be monocularly and particularly by way of
stereopsis. Stereopsis, which means "seeing solidly," contributes to the
judgmentof depth and distance and participates in the recognition of some solid
objects.
Fusion, then, is a type of binocularity in which the blending of two images, one
from each eye, creates a single image in the brain. Stereopsis occurs because each
eye sees a slightly
93
different view of the object due to the position of the eyes in your head. The
ability to judge depth does exist without stereopsis, however. Visual clues such as
overlap of contours or the apparent converging of parallel lines give a person
a sense of depth without true stereopsis. Thus, a patient with one eye can be aware
of depth perception but not have true stereopsis.
Significance of binocular vision
Normal binocular vision with stereopsis (a type of depth perception) provides
many visual advantages over poor stereopsis or monocular visionin a variety of
everyday or specialized tasks. Good binocular vision and stereopsis critica
lly enhance visual capability and provide more than just depth perception.
Binocular visual enhancement is generally greater under conditions of reduced
visibility and is also present with tasks that apparently do not involve critical
depth perception. Good binocular vision and stereopsis provide both low-level (as
in "camouflage breaking," or detecting figures against a background) and highlevel
(depth ordering) comparisons of information available to each of the eyes.
As compared with monocular viewing, binocular vision and stereopsis also help
provide better motor control (e.g., when reaching for a target or completing fine
motor tasks); they also provide quicker and more accurate cognitive information
(e.g., when estimating the time to collision).
Jones and Lee have shown binocular vision to be superior to monocular vision in
each of 10 widely varied tasks: letter identification, detecting camouflaged
octopuses, color discrimination, bead threading using closed circuitTv, tracking a
moving target using closed circuit TV, control of stance, needle threading, water
pouring, reaching with the hand invisible, and reaching with the hand visible.
Subjects performed each task more effectively under binocular than monocular
conditions, althoughsome of the tasks did not involve stereopsis. Good binocular
vision and stereopsis provide information for optimal fine motor coordination
involving reaching and grabbing.
Figure 1 is a stereogram showing three rising limbs of a small tree. The relative
depths of the three vertical branches are ambiguous in monocular vision, but they
become obvious in binocular vision. The stereogram should be viewed by means
of chiastopic(cross-eyed) fusion.
94
The loss of stereopsis during constant strabismus (crossed eyes) has little obvious
effect on visually guided behavior in most afflicted patients. The difference for
most everyday tasks
is likely small and it is often not noticeable. In addition, humans are well adapted
to learning compensatory behaviors to eliminate or even enhancethe performance
of a task with
monocular or other cues. Pure binocular tasks are relatively rare in everyday life.
In summary, good binocular vision and stereopsis provide more information than
just depth perception.
Good binocular vision and stereopsis allow the viewer to perceive objects more
quickly and accurately than would otherwise be the case. This advantage is most
important in situations in which visibility or contrast is low and in which critical
decisions must be made accurately and quickly. Brief exposure duration may
expose stereo anomalies.
95
The binocular field of view also is larger than the monocular field of view. The
normal monocular field. This provides greater ability to detect and react to
peripheral stimuli. Poor binocular vision produces fatigue, blur, headaches,
and eye strain. Anomalies of binokulár vision may reduce visual comfort and
overall task performance. Binocular visual anomalies are seen in individuals who
possess two eyes but ca
nnot use them together (e.g., strabismus) or efficiently (e.g., heterotropia/
vergences dysfunction). Strabismus is commonly referred to as "cross-eyed" or
"walleyed," and individuals with
this condition may have their binocular capabilities (e.g., stereopsis) reduced or
eliminated and/or their field of vision limited.
Strabismus may occur all the time (constant strabismus) or intermittently. Other
individuals who retain bifoveal fixation (heterophoria or phoria) may be unable to
maintain clear,
comfortable vision as a result of stresses related to keeping their eyes fused (poor
phoria/vergence relationship). Frequently these individuals report blur, asthenopia
(eye strain), headaches, or diplopia (double vision) associated with the use of their
eyes, and they may notice difficulties with stereopsis or other critical visual tasks.
Depth and distance perception
The perception of three-dimensional space can be subdivided into two processes:
distance perception and depth perception. Distance perception is the judgment of
how far a given object is from the observer or from some other object, and it
includes the ability to judge distances in absolute units of measurement (e.g.,
meters). Distance perception is not a relative assessment and is therefore also
known as absolute depth perception. Depth perception, which is also known as
relative depth perception, is the perception of the relative nearness of one
object to another or the evaluation of the relativedepth intervals between two or
more points in space.
96
Depth perception is a function of many factors. Depending on the context, it
usually includes more than stereopsis. Factors involved include binocular visual
factors such as retinal disparity (provides stereopsis and is very precise)and
vergence alignment (gross); monocular visual factors such as accommodation,
looming, motion parallax, and the kinetic depth effect; and pictorial depth cues
such as occlusion, perspective, texture gradients, relative size, height in visual
field, shadow, luminance, and aerial perspective. Stereopsis is a specific type of
binocular depth perception that is the result of the horizontal separation of the two
eyes and the subsequent ability to recognize retinal disparity. Various attributes of
images, known as cues, activate depth perception and distance perception. A
depth or distance cue is an identifiable property of the optical images that
iscorrelated with depth or distance. Because the salience of a depth or distance cue
depends on the visual environment, the brain uses numerous distance and depth
cues to optimize the reliability of space perception in any environment that might
be encountered. Binocular vision activates several special cues to distance and
depth perception, but most cues do not depend on binocular vision and are
therefore known as monocular cues.
97
Next figures illustrate several monocular depth and´distance cues. Some
monocular cues are based on the fact that an object's distance from an observer is
inversely proportional to its retinal image size. For instance, linear perspective is
triggered by the convergence of lines to a vanishing point; a perfect example of
this is the convergence of the rails in Figure 3; the separation of the rails is
inversely proportional to viewing distance. The texture density cue (Figure 4)
provides depth information when the angular size of repeating patterns or textures
(e.g., the gravel, railroad ties, and utility poles) diminish with distance.
Luminance variations reveal depth in several ways.Shadows reveal threedimensional
relief in the presence of directional light sources. Aerial perspective
reveals depth over great distances by the reduced contrast of images viewed
through atmospheric light scatter; this effect is clearly illustrated in Figure 5.
98
The overlay cue (or interposition; Figure 6) reveals depth when the contours of
near objects occlude the contours of far objects; this effect does not depend on
angular size or luminance variables.
Looming, motion parallax, and the kinetic depth effect are monocular cues that
stimulate depth and distance perception when motion is present. Looming is the
sense of movement in depth stimulated by a change in the size of a retinal image.
Motion parallax is the sense of depth or distance stimulated by the differential
motion of retinal images of objects that are farther or nearer than the point of
fixation. Head motion induces the retinal image motions. The kinetic depth effect
provides another sense of depth based on the differential motion of portions of the
retinal images. However, the retinal image motion in this case is caused by object
motion rather than head motion.
Clinicians use motion parallax to judge the relative position of objects when using
a direct ophthalmoscope. For example, if a clinician is focused on the iris and the
object in question moves against the direction of movement of the
ophthalmoscope, the object must be anterior to the iris and is most likely on the
99
cornea. An object moving with the ophthalmoscope would be behind the iris and
may be in the lens or vitreous.
Binocular fusion
In addition to stereopsis, normal binocular vision provides a single perceived
image for most objects. The unification of the ocular images is called fusion.
Fusion ensures that binocular visual space is faithful to object space and that the
observer sees one thing when only one thing exists. The term fusion is
sometimesused to represent two different processes: one being the construction of
a single percept from two retinal images (also known as sensory fusion) and the
other being vergence eye movement (also known as motor fusion).
The Spatial Limits of Fusion
Fusion is limited to the vicinity of the horopter in threedimensional space in the
same way that stereopsis is also limited. Fusion occurs wheneither corresponding
points or points with small to moderate retinal disparities are stimulated. Large
retinal disparities cause double vision (diplopia), which is the opposite of fusion.
100
Figure 7 shows the normal range of fusion in the visual plane as related to the
ranges of patent and qualitative stereopsis. The range of stereopsis exceeds the
range of fusion; in other words, not all objects perceived stereoscopically are seen
as single. The range of depth in object space that is fused without the aid of eye m
ovement is known as Panum's space. The portion of retina that is optically
conjugate to Panum's space is known as Panum's area. Panum's area is defined as
an area of the retina of one eye, any point of which gives rise to a percept of
singleness when stimulated simultaneously with a single point on the retina of the
fellow eye. The spatial relationship of Panum's area to Panum's space is illustrated
in Figure 5-8. Images fused in Panum's areas on noncorresponding points raise a
possible paradox, because a single object is formed that potentially has two
different visual directions: that of the right eye and that of the left eye. The visual
system resolves this paradox by averaging the right- and left-eye visual directions.
As a result,the fused image has an egocentric direction that is intermediate
between the directions of the right and left eyes. This directional averaging
process is known as allelotropia. In individuals with normal vision, the ocular
image directions are averaged symmetrically; in those with strong ocular
dominance (e.g., in binocular anomalies), the averaging of direction is
weighted in favor of the dominant eye.
¨
The nonspatial limits of fusion
In general, the ocular images become more difficultto fuse as image dissimilarity
101
increases. When ocular image differences are small and fusible, the visual system
typically strikes a compromise between the image differences when constructing
the binocular image. This compromise is essentially a perceptual averaging
process. Luminance averaging (e.g., white + gray =light gray) occurs in the
luminance domain, and color averaging (e.g., red + green = yellow) occurs in the
color domain. Not surprisingly, the visual system averages the small luminance
and color differences that commonlyoccur in a natural environment, such as
when reading a book illuminated by an oblique lightsource. Because of binocular
parallax (as a result of the separation of the eyes in the head), one eye may receive
more reflected light from an oblique source than does the other eye and,
consequently, the book appears brighter to one eye than the other; with binocular
vision, the book appears to have a luminance intermediate between the monocular
extremes. Over time, differing retinal adaptation also causes a shift of color
perception called the Bezold-Btiiche phenomenon, in which the dimmer image
appears pinkish-white and the brighter image blueish-white. The resulting
color difference is also fused to an intermediate value.
Occasionally retinal image differences occur that are so great that the brain cannot
reconcile the differences. When this occurs, one of two physiological responses
takes place: either diplopia and binocular rivalry or sustained suppression. When
parts or all of the ocular images contain high luminance contrast and chromatic
contrast but are spatially different, the patient experiences diplopia and binocular
rivalry.Binocular rivalry is the alternating perception of two different objects in
the same visual direction. When rivalry occurs, one eye's image dominates
perception while the other eye's image is momentarily suppressed; however,
during the next moment, the dominance of the eyes is reversed. Rivalry
suppression is spatially limited to the region of rivalrous contours, but the size of
rivalry suppression regions increases with retinal eccentricity. Diplopia and
binocular rivalry are necessary elements of normal binocular vision and allow the
visual system to manage the images of objects situated outside of Panum's space.
Large differences in color between the ocular images also induce binocular
rivalry. When this occurs, the observer alternately perceives the different colors.
The process of fusion may vary over visual space or time. For instance, dissimilar
102
ocular images may produce transient fusion when initially falling on
corresponding points; however, to sustain fusion, the images must be similar.
Fusion also may vary as a result of luminance differences that occur in natural
circumstances. Luminance luster occurs when an observer sees a large interocular
luminance difference in one portion of the binocular visual field and little or no
difference in the remainder of the binocular visual field. As a result of the rivalry,
the difference region is perceived to shimmer. Luminance luster occurs in nature
when viewing a small highly polished reflective surface such as a facet on a
diamond. The luminance difference arises because the facet reflects a narrow
beam of light to one eye but not to the other. When one ocular image has higher
contrast and edge sharpness than the other in a patient with normal binocular
sensory function, those aspects of the weaker image that cannot be reconciled
with the stronger image are continuously suppressed. A common cause of this
behavior is uncorrected anisometropia (a difference in refractive errors between
the eyes of 1 D or more).
Pathophysiology of common binocular anomalies
Systems analysis has generated a clearer understanding of the causes of
convergence insufficiency and convergence excess heterophoria. These anomalies
are discussed in detail, because they are the most common binocular anomalies
encountered in clinical practice. The complete pathophysiology of many other
nonstrabismic anomalies, such as fusional insufficiency and basic esophoria, is
poorly understood.
Simple convergence insufficiency
Convergence insufficiency is generally regarded as a syndrome that includes an
exodeviation of the eyes at the nearpoint, relatively little or no deviation of the
eyes with distance fixation (generally a small exophoria), a
relative deficit of positive relative convergence, and a receded nearpoint of
convergence. The syndrome produces a variety of symptoms such as ocular
fatigue, headaches, and asthenopia.
103
Near accommodative excess associated with simple convergence insufficiency
may be explained by abnormally high convergence accommodation activity. The
high convergence accommodation activity is the result of high disparity vergence
activity necessitated by insufficient accommodative vergence and vergence
adaptation. Negative reflex accommodation offsets the excess convergence
accommodation within its capacity to do so, but often negative reflex
accommodation is overwhelmed by excess convergence accommodation, thereby
leading to manifest overaccommodation in near vision. The adaptational
anomalies are probably the causes of simple convergence insufficiency, but they
are not likely these patients' only physiological problems. Hypothesis for simple
convergence insufficiency explains the success of vision training for these cases.
The magnitude and rate of convergence adaptation can be increased significant
ly by vision training. Improved positive vergence adaptation reduces the demand
on disparityvergence and concomitantly reduces excess convergence
accommodation. Moreover, accommodative facility training increases the
gain of reflex accommodation, and vergence facilitytraining increases the gain of
disparity vergence.
Convergence excess
The chief clinical characteristics of convergence excess heterophoria are moderate
to high esophoria in near vision, a high AC/A ratio, and a significant lag of
accommodation in near vision." Convergence excess heterophoria is caused by
excessive sustained accommodative vergence innervation. The ability of
convergence-excess patients to maintain clear and single binocular vision
ultimately depends on the gains ofthe reflex controllers and the degree of
abnormality of the adaptive mechanisms. Convergence-excess heterophoria is
most successfully managed by plus lenses for near vision, which reduce reflex
accommodation and therefore excess accommodative vergence.
The effect of blur on binocular vision
104
Stereoscopic acuity is degraded by reduced contrastand image blur, and unilateral
blur is more devastating on stereoscopic acuity than bilateral blur. The
physiological basis of the additional stereoscopic loss caused by unilateral blur is
probably foveal suppression of the blurred image. Blur-induced suppression
apparently reduces contrast sensitivity in the suppressed eye beyond the loss due
directly to blur, and contrast is correlated with stereoscopic acuity. Suppression
behavior makes it clear that a balanced refractive correction is necessary for good
stereopsis. Intentional differences of refraction left in place by the practitioner
(e.g., monovision contact lens prescriptions for presbyopes) exact a penalty of
poor fine stereopsis . Blur-induced unilateral foveal suppression can be used to
advantage in patients with refraction. By modestly blurring one eye, one can
prevent that eye from contributing to high-spatial-frequency vision, even
though fusion and oculomotor alignment are maintained by middle- and lowspatial-frequencyvision.
Visual acuity and refined refractive status of the
unblurred eye can be assessed in isolation, even though both eyes are open and
aligned to the refraction target.
Spectacle corrections and binocular vision
Although clear ocular images are necessary for good stereopsis and vergence eye
movements, the provision of clear ocular images with spectacle lenses may create
other visual effects that distort the horopter and stereoscopic perception,unbalance
binocular motility, and perturb visual comfort. Two types of spectacle lens
prescription probably account for most spectacle-induced binocular vision
problems: prismatic and anisometropic. Prismatic corrections may cause prismatic
distortion of stereopsis, whereas anisometropic corrections may cause anisophoria
and aniseikonia. These optical effects pose challenges to binocular motor and
binocular sensory function.
Prismatic distortion of stereopsis
Ophthalmic prisms are commonly prescribed BI or BO to assist the oculomotor
system. When prescribed prisms induce distortions of the retinal images, they
cause a curvature distortion of stereoscopic visual space For instance, the
105
distortion induced by BO wedge prisms cause an objectively flat wall to appear
concave toward the observer. The accompanying prism distortion of stereopsis is
the result of this asymmetrical image magnification along the base-to-apex line of
prisms. The distortion can easily be appreciated by viewing a regular geometric
target (e.g., a brick wall) through a high-power wedge prism held away from the
eye. This distortion is minimal in meniscus-design ophthalmic lenses with front
curves of approximately +8.00 D (e.g., in moderate hyperopia corrections), but it
is relatively strong in lenses with nearly flat front curves (e.g., in high myopia
corrections). Prism distortion is one reason that the power of prism prescriptions
should be kept to the minimum value required for a good oculomotor effect. This
is achieved by splitting any prism between the eyes when prisms are prescribed.
Anisophoria
Anisophoria is a significant change of heterophoria associated with a change of
gaze direction, and it is commonly caused by the differential prismatic effects of
anisometropic spectacles. Prismatic effects caused by plus lenses increase the
ocular rotation required to fixate the limits of an object, whereas minus lense
s decrease the required ocular rotation. When this occurs, the anisometrope's right
and left eyes must rotate differently when looking left, right, up, and down. This
differential rotational stimulus (or prismatic effect) is proportional to the
eccentricity of gaze from the optical axes of the lenses, so increasing
retinal disparities are encountered by the patient with increasingly eccentric gaze
through the anisometropic spectacle prescription. These retinal disparities become
disparity vergence eye movement stimuli, because they require different an
gular rotations of the eyes to bifixate targets in different directions of gaze.
Therefore, patients wearing new anisometropic spectacles must use a combination
of versional and disparity vergence oculomotor innervation to align the eyes to
targets viewed off the opticalaxes.
Anisophoria occurs when gaze-specific adaptation is not able to neutralize
disjunctive eye-movement demand. Patients whose oculomotor systems
cannot achieve gaze-specific adaptation in response to new anisometropic correct
ions have noncomitant heterophoria.
106
Symptomatic vertical noncomitant phoria is relatively common in the lower field
of gaze of wearers of new anisometropic spectacles. If gaze-specific adaptation is
unable to neutralize a vertical imbalance, vertical phoria in down gaze will be
evident. The magnitude of the heterophoria is predictable from the anisometropia
and the eccentricity of down gaze. Patients with insufficient gaze-specific
adaptation may require a slab-off prism to wear anisometropic spectacles
comfortably.
Aniseikonia
Aniseikonia is a difference in the size of the ocular images, and it commonly
occurs with visual distortion, headaches, and discomfort. Iseikonia is the
condition of equal ocular images.
Ocular image size is the size of an image as perceived by the observer. (Retinal
image size is the geometrical size of the image on the retina and does not involve
perception, only optics.) Ocular image size is determined by the number of lo
cal signs spanned by a retinal image. Therefore, the ocular images are perceived
as equalif the retinal images cover the same number of local signs in each eye,
irrespective of what the physical size of the eye might be or what the sizes of the
retinal images might be. Anisometropic spectacles may cause aniseikonia. For
instance, the more myopic eye of most anisometropic patients is larger than
the fellow eye; this condition is called axial anisometropia. Regardless, these
patients have equal ocular image sizes (iseikonia) when their vis
ion has been corrected with contact lenses. Iseikonia persists because the retina of
the relatively larger myopic eye usually stretches during ocular growth to match
its larger optical image. As a result, a given target activates the same number of
local signs in each eye. Axial anisometropes usually have aniseikonia when
their refractive error is corrected by spectacle lenses. For those anisometropes
who have aniseikonia, the aniseikonia is associated with retinal disparities that
increase with visual field eccentricity. The variation in disparity is not red
uced globally by vergence eye movement. If the rate of increase of these
disparities exceeds the rate of increase of Panum's areas with eccentricity,
peripheral diplopia and rivalry occur. The magnitude of aniseikonia that exceeds
107
the allowable increase of peripheral retinal disparity is approximately 7%.
Because binocularity in the presence of large aniseikonia is unstable, vergence
alignment is usually lost, and foveal diplopia ensues. Aniseikonia cause
d by spectacle lenses can be classified as overall or meridional. Overall
aniseikonia is a uniform enlargement of one eye's ocular image
relative to the other, and it is typically caused by spherical anisometropia.
Meridional aniseikonia is an enlargement of one eye's ocular i
mage (as compared with the other) in a specific meridian, and it is typically
caused byastigmatic anisometropia. These forms of aniseikonia may occur in
combination, and they may have differing effects on stereoscopic space
perception.
The stereoscopic consequences of aniseikonic retinal disparities can be
appreciated by analyzing object planes. An object plane is a flat
surface that is pierced at its center by the cyclopean direction of gaze. A
particularly important object plane-the gaze-normal plane is
perpendicular to the cyclopean direction of gaze (Figure 9). The perceived
orientation of an object plane is influenced by the combined effects
108
of horizontal and vertical disparities subtended by textures on the surface of the
plane. Aniseikonic ocular images contain distributions of retinal disparities that
are similar to those encountered by individuals with normal vision viewing object
planes under different viewing circumstances. The gaze-normal plane-an object
plane that is perpendicular to the cyclopean direction of gaze-is useful for
analyzing stereoscopic distortion. The gaze-normal plane is perceived to be
perpendicular to the direction of gaze by observers with normal vision.
Conclusion
Binocular vision literally means vision with two eyes, and refers to the special
attributes of vision with both eyes open, rather than one eye only. Our perception
under binocular conditions represents a highly complex coordination
of motor and sensory processes and is markedly different from and more
sophisticated thanvision with one eye alone. However, the use of a pair of eyescan
be disrupted by a variety of visual disorders, e.g., incorrect coordination between
the two eyes can produce strabismus with its associated sensory problems,
amblyopia, suppression and diplopia. “Two eyes are better than one,” it is said;
and, indeed, two eyes do offer a number of advantages over just one.
References
1. Benjamin WJ. Borish’s Clinical Refraction. 2006
2. Evans B. Binocular vision. 2005
3. Eperjesi M, Rundstroem MM. Practical Binocular Vision Assessment. 2004
4.Schultinga L, Burggraaf F, Polling JR, Gutter M. Bagolini glasses: do they
affect the horizontal prism fusion amplitude? Strabismus. 2013Jun;21(2):127-30.
doi: 10.3109/09273972.2013.787632.
5. Atilla H, Erkam N. Comparison of anisometropes with and without
amblyopia.Indian J Ophthalmol. 2011 May-Jun;59(3):215-6. doi: 10.4103/0301-
4738.81035.
109
6. Nongpiur ME, Sharma P. Horizontal Lang two-pencil test as a screening test
for stereopsis and binocularity. ndian J Ophthalmol. 2010 Jul-Aug;58(4):287-90.
doi: 10.4103/0301-4738.64125.
7. Fatima T, Amitava AK, Siddiqui S, Ashraf M. Gains beyond cosmesis:
Recovery of fusion and stereopsis in adults with longstanding strabism
us following successful surgical realignment. Indian J Ophthalmol. 2009
MarApr;57(2):141-3.
8. Laird PW, Hatt SR, Leske DA, Holmes JM. 17. Stereoacuity and binocular
visual acuity in prism-induced exodeviation. J AAPOS.2007 Aug;11(4):362-6.
Epub 2007 Apr 9.
9. Chang YH, Lee JB, Kim NS, Lee DW, Chang JH, Han SH. The effects of
interocular differences in retinal illuminance on vision and binocularity. Graefes
Arch Clin Exp Ophthalmol. 2006 Sep;244(9):1083-8. Epub 2006 Jan 13.
10. Karlsson VC. A Systematic Approach to Strabismus. 2009. Slack
Incorporated.
11. Ing MR, Rezentes K. 23. Outcome study of the development of fusion in
patients aligned for congenital esotropia in relation to duration ofmisalignment.
JAAPOS. 2004 Feb;8(1):35-7.
12. Harwerth RS, Fredenburg PM. Binocular vision with primary
microstrabismus. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2003 Oct;44(10):4293-306.
13. Tomaç S, Birdal E. Effects of anisometropia on binocularity. J Pediatr
Ophthalmol Strabismus. 2001 Jan-Feb;38(1):27-33.
14. Westall CA, Eizenman M, Kraft SP, Panton CM, Chatterjee S, Sigesmund D.
Cortical binocularity and monocular optokinetic asymmetry inearly-onset
esotropia. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1998 Jul;39(8):1352-60.
110
15. Brooks SE, Johnson D, Fischer N. Anisometropia and binocularity.
Ophthalmology. 1996 Jul;103(7):1139-43.
111
8. POSTNATÁLNÍ VÝVOJ OKA
Bc. Renáta Papcunová
Jméno spoluautora: Mgr. Matěj Skrbek
Katedra optometrie a ortoptiky LF MU
Úvod
Při narození má lidské oko relativně dobře vyvinuté všechny své komponenty.
I přesto je nutné, aby jeho součásti prošly anatomickým a fyziologickým
vývojem, zvláště pak ty, které se podílejí na refrakčním stavu oka. Následující
text se pokusí ve své první části podrobně popsat postnatální vývoj struktur
podílejících se na správné refrakci oka, sítnice a zrakového nervu. Ve druhé části
bude popsán postnatální vývoj fixace, zrakové ostrosti a refrakce.[3]
Obr.1.: [Zkontrolujte oči Vašeho miminka. Bonella.cz [online]. 2014 [cit. 2014-07-
31]. Dostupné z: http://www.bonella.cz/novy-clen-rodiny/jak-zkontrolovat-zrak-
miminka.html]
112
Postnatální vývoj struktur refrakce oka
Axiální délka bulbu
Axiální délka bulbu se u novorozeného dítěte pohybuje kolem 16-17mm, kdy
oko s postupem věku narůstá do obvyklé velikosti 24mm. Růst délky oka však
není rovnoměrný. Změny axiální délky se někdy rozdělují do tří fází. První je
takzvaná rapidní postnatální fáze, v níž dochází k exponenciálnímu nárůstu
v průběhu prvních dvou let z 16mm na 20,3mm (nárůst o 4,3mm). Následuje
infantilní fáze, která trvá od dvou do pěti let, a bulbus během ní doroste na
21,5mm (nárůst o 1,2mm). Poslední je fáze juvenilní, kdy dochází k dokončení
růstu, a délka oka je ve čtrnácti letech kolem standardních 24mm (nárůst o
1,5mm). [3, 6, 7, 8, 9, 10, 14]
Změna délky bulbu logicky změní i jeho objem. Oko novorozence má
průměrně asi 2,8cm3
, oko dospělého člověka pak 6,5-7,2cm3
. [3]
Rohovka
Postnatální vývoj rohovky v sobě zahrnuje zvětšování průměru, oplošťování,
ztenčování a zvyšování transparentnosti. [3]
Horizontální průměr je u novorozence kolem 9-10,5mm, vertikální je pak o
něco málo větší. V průběhu prvního roku života naroste průměr rohovky na 11-
12mm. Spolu s tím se mění i plocha rohovky ze 102mm2
při narození na 130mm2
ve dvaceti měsících. [1, 3, 10, 14]
Oplošťování rohovky vede k snižování refrakce, kdy při narození se lomivost
rohovky pohybuje kolem +52,00D. Během prvního půl roku života klesá na
+45,00D a na konci puberty dosahuje asi +43,00D.
Dítě má tlustější rohovku než dospělý jedinec. Centrální tloušťka rohovky
novorozence je přibližně 0,96mm, periferie má asi 1,2mm. Po prvních šesti
měsících se centrální tloušťka rohovky změní na 0,52mm. [1, 3, 10, 14]
Snížená transparentnost bývá hlavně u dětí, které jsou předčasně narozené.
Tento stav se v průběhu vývoje zlepšuje snižováním celularity.
113
Během života se mění i množství buněk, které vytváří jednovrstevný endotel.
Novorozené dítě má počet buněk kolem 4 000 – 5 000 buněk/mm2
, kdy jejich
počet s věkem postupně klesá až na polovinu. [3]
Čočka
Oční čočka má výrazný postnatální růst. To je dáno mitotickou aktivitou
ekvatoriálních epiteliálních buněk čočky, které vytvářejí čočkové stroma. Tyto
buňky tvoří vlákna a to tak, že buňky, které jsou v oblasti ekvátoru, začínají být
širší a jejich vnitřní konce se stávají tenčími a tenčími, až nabydou podoby vlákna.
Jelikož se vytvářejí v průběhu celého života stále nové buňky, staré buňky jsou
posunovány směrem dozadu, a vzniká tak koncentrické vrstvení čočky. [3, 5]
U novorozence je přítomna spíše sférická čočka, která má ekvatoriální průměr
kolem 6mm a optickou mohutnost asi +34,40D. Postupné oplošťování přední ale i
zadní plochy čočky vede k vzniku konoidního tvaru, který je patrný u dospělých.
Postupným vývojem se ekvatoriální průměr čočky mění na 9mm a optická
mohutnost na +18,80D. [1, 3, 6, 10]
Sítnice
Obecně se sítnice novorozence považuje za „nezralou“. Ve skutečnosti je
periferní oblast relativně dobře vyzrálá. Nedostatečná zralost se nachází hlavně
v oblasti centrální. V průběhu prvních let a zejména pak prvních měsíců dochází
k rozrůstání sítnice, migraci sítnicových buněk, s čímž je úzce spojena hustota
buněk ve foveole a s ní zase centrální zraková ostrost. [2, 3, 6, 7, 12, 14, 15]
Rozšiřování sítnice je výrazné. U novorozence nacházíme plochu retiny kolem
590mm2
, u dospělého pak asi 1 250mm2
. Rozrůstání sítnice bývá doprovázeno
přerozdělováním a celkovým ztenčením fotoreceptorové mozaiky ale i buněk,
s nimiž jsou fotoreceptory v kontaktu. Postnatální rozšiřování retiny není ve všech
oblastech shodné. Například centrální část se vyvíjí pomaleji než periferie, což
přispívá k snížení hustoty gangliových ale i jiných buněk sítnice na periferii.
Stejně tak dochází k pomalejšímu rozvoji v nasální části než v temporální, a proto
v té nasální nacházíme vyšší hustotu fotoreceptorů a gangliových buněk. [6, 7]
114
Dochází také k migraci buněk, kdy některé jdou směrem z foveoly a druhé zase
dovnitř. Při narození je možno ve foveole stále ještě naleznout gangliové buňky,
buňky vnitřní jádrové vrstvy a stejně tak i buňky bipolární. Po narození dochází
k odsunu těchto buněk směrem z foveoly, což vede k prohloubení foveolární
deprese. Na straně druhé migrují čípky směrem k středu foveoly. V důsledku
těchto změn dochází k redukci průměru foveoly, kdy se fixní počet čípků vtlačí do
původní jedné čtvrtiny foveolární oblasti (z 2mm2
klesá na 0,5mm2
), což má za
následek zvýšení hustoty čípků na čtyřnásobek. Je udáváno, že ihned po narození
se ve foveole o průměru 912µm vyskytuje asi 19 000 čípků/mm2
. V patnácti
měsících je to při průměru 725µm již 41 000 čípků/mm2
a ve čtyřiceti pěti
měsících při průměru 620µm 112 00 čípků/mm2
. Jeden z výzkumů tvrdí, že
k nárůstu hustoty čípků v centru foveoly dochází až do třicátého sedmého roku
života a u sedmapadesátiletých lidí je pak naopak pozorován výrazný pokles, toto
tvrzení však nebylo dostatečně potvrzeno. [3, 6, 7]
Migrace čípků je doprovázená prodlužováním jejich axonu, který spojuje
vnitřní segment čípku s jeho synaptickou stopkou. Toto prodlužování je nezbytné,
neboť umožňuje posun vnějšího segmentu čípku centrálně, zatímco stopka, která
je v kontaktu s bipolárními a horizontálními buňkami je posunuta do periferie. Po
pěti dnech po narození je délka zevního segmentu centrálního čípku asi 3µm, což
je asi desetkrát méně než u čípku zralého. Prodlužovány jsou čípky jak v i mimo
foveolu v průběhu celého života. [3, 7]
Souběžně s migrací čípků dochází též k zužování jejich průměru. U
novorozence je vnitřní segment silný 6µm, zatímco v čtyřiceti pěti měsících již jen
2µm. Další změny šířky nejsou tak výrazné. [3, 7]
Cévní systém sítnice je u novorozence kompletní pouze v centrální oblasti.
Bývá pak vyvinutější v nazální části, která je kratší. Temporální, delší část, často i
u donošených dětí nemá cévy, které by dosahovaly až k ora serrata, i po několik
týdnů. Retina však nebývá funkčně ohrožena, neboť choroidální systém je plně
funkční, takže periferie je dostatečně zásobena. [3]
115
Zrakový nerv a zraková dráha
Zrakový nerv ani zraková dráha nejsou u právě narozeného dítěte anatomicky
ani funkčně vyvinuté. Je možno pozorovat, že disk zrakového nervu má u
novorozence šedobělavou barvu. Jedná se o fyziologický stav, který je dán tím, že
ještě není zcela dokončeno cévní zásobení, které je v této době zastoupené
zadními ciliárními arteriemi. Růžové zbarvení disku totožné s dospělým člověkem
bývá přítomno již u kojenců starších čtyř měsíců. [2, 3, 12, 15]
Není zcela dokončena ani myelinizace zrakové dráhy. Tento proces bývá
většinou dokončen kolem šestého měsíce života. [2]
Celý proces dozrávání makulární oblasti a očního nervu může trvat až osm let,
dokud se vlivem centrálních regulačních mechanismů, senzorických funkcí sítnice
a optomotorických reflexů vše nedotvoří natolik, aby se nekoordinované pohyby
očí novorozence dostaly do své dospělé podoby. [2]
Postnatální vývoj fixace, zrakové ostrosti a refrakce
Zrak není plně funkční hned od narození. To je dáno tím, že vlastně nevidíme
okem jako takovým, nýbrž mozkem. Sítnice oka představuje jakousi předsunutou
Obr.2.: Vzhled zdravé makuly [Altersbedingte
Makuladegeneration (AMD). Occunet [online]. 2005 [cit. 2014-
07-31]. Dostupné z:http://ocunet.de/patienten/amd.html]
116
část mozku, která je díky zrakovému nervu v neustálém spojení se zrakovým
centrem v okcipitálním laloku. [1, 8, 10]
Dítě po porodu rozeznává pouze světlo a tmu. Důkazem je pozitivní fotoreakce
zornic a reflexní zvedání bulbů při pasivním otevření víček ve spánku. Tento fakt
je z anatomickofyziologického hlediska podmíněn hlavně tím, že čípky makuly
nejsou ještě zcela diferencovány a uspořádány. Proto u novorozeného dítěte
převažuje periferní vidění nad centrálním respektive skotopické vidění nad
fotopickým. Zraková ostrost novorozence tak nemůže být lepší, než je úroveň
periferního vidění, což ve Snellenových optotypech odpovídá asi 1/60, 20/600.
Novorozenec také neumí zafixovat světelný podnět. Reagovat na něj dokáže již od
prvního týdne života pouze však stejnosměrnými, konjugovanými očními pohyby
– versemi. [3, 11, 12, 15]
Na konci prvního měsíce života je možno již pozorovat nepravidelnou
monokulární fixaci, kdy jedno oko fixuje a druhé se může ještě občas
nekoordinovaně pohybovat. Oči se ve fixaci střídají. [2, 4, 12, 15]
Od druhého měsíce se u dítěte začíná vyvíjet, ze začátku jen krátkodobá,
binokulární fixace, kdy dítě používá obě oči současně. Zdokonaluje se koordinace
oko ruka.
Během druhého a třetího měsíce života dochází k dokončování spojení
primárních zrakových center s korovou zrakovou oblastí, zvláště těch částí, které
odpovídají makule. Proto již ve třetím měsíci existuje nepravidelná foveolární
fixace, ke které se přidává rozvoj diskonjugovaných očních pohybů –
konvergence a divergence. Zraková ostrost dítě je asi 6/60, 20/120. [3, 4, 11, 12,
13, 15]
Důležitý je čtvrtý měsíc, ve kterém je dosaženo definitivní převahy makulární
oblasti nad periferií sítnice, což znamená, že je dítě schopné trvalé centrální
fixace. Kojenec začíná také plně akomodovat. Je tak položen základ pro
akomodačně-konvergenční reflex. Ten je důležitý nejen pro správný vývoj
binokulárního vidění, ale podle posledních poznatků i pro vývoj správné refrakce.
[4, 12, 15]
V šestém měsíci je definitivně dokončen vývoj foveoly, čímž je zahájeno
vytváření fúzního reflexu (schopnost spojit obrázky obou očí v jeden zrakový
vjem). To je základ pro prostorové hloubkové binokulární vidění. Zraková ostrost
půlročního dítěte je asi 6/24, 20/100. [3, 4, 11, 12, 15]
117
V následujících měsících dochází, díky dotykovým reflexům a chůzi,
k upevňování a zdokonalování binokulárních reflexů, které se do té doby utvořily.
Ve věku jednoho roku dosahuje zraková ostrost již 6/15, 20/60. [3, 11, 12, 15]
Batolecí období je důležité pro upevňování souhry akomodace a konvergence.
Vývoj všech reflexů bývá ukončen do třetího roku života. Zraková ostrost ve dvou
letech je 6/12 a ve třech letech 6/9. [12, 13, 15]
Do šesti let dochází k finální stabilizaci reflexů a nabývání pevnosti
nepodmíněných reflexů. Optimálně bývá zraková ostrost šestiletého dítěte 6/6,
20/20. [11, 12, 13, 15]
Udává se, že vývoj vidění probíhá ve dvou fázích - aktivní a pasivní fáze.
Stálý přísun kvalitních světelných podnětů zajišťuje fázi aktivní. Důkazem je fakt,
že narodí-li se dítě se zdravýma očima a od narození bude žít ve tmě, neoslepne,
ale jeho vidění zůstane na nejnižším stupni. Pasivní fází se chápe, že k tomu,
abychom dosáhli kvalitního vidění, nestačí jen kvalitní světelné podněty. Tyto
podněty musí být totiž fokusovány na sítnici. Zde je předpokladem správný poměr
mezi lomivostí optických prostředí a délkou oka, předpokladem je tedy správná
refrakce oka. [1, 8, 20]
Změny refrakce, ke kterým dochází od narození až do šestého roku života,
obvykle podléhají určitému vzoru, který je obecně nazýván procesem
emetropizace. Emetropizace je proces snižování refrakční vady u dětí s věkem,
kdy se většina novorozenců narodí s hypermetropií v průměru do +2,00 - +3,50D.
Jak bylo zmíněno v předešlé části, axiální délka oka se zvyšuje, což by mělo mít
logicky za následek vznik osové myopie. Prodlužování délky bulbu je však
kompenzováno oploštěním lámavých ploch rohovky a čočky. Tyto dva současně
probíhající procesy mají za následek pozvolné snižování původní hypermetropie.
Emetropizace je aktivní, nikoli pasivní růstový proces. V ideálním případě by
šestileté (a starší) dítě mělo mít takový poměr mezi lomivostí oka a délkou oka, že
pozorované předměty budou fokusovány na sítnici. Takovýto refrakční stav
nazýváme emetropií. [1, 7, 9]
118
Závěr
Znalost postnatálního vývoje dětského oka, zvláště pak částí, které se podílejí
na určení refrakčního stavu očí, je nezbytná při diagnostice refrakčních vad u dětí.
Důležitější než jednorázové, byť pečlivé, vyšetření a stanovení korekce je u
dětského pacienta pravidelné monitorování refrakční vady. To je dáno hlavně tím,
že proces emetropizace napomáhá při jednotlivých kontrolách odlišit vady méně
rizikové a rizikovější. Zanedbaná korekce nebo pozdní záchyt refrakční vady má
často za následek vznik amblyopie a strabismu, což jsou problémy, které mohou
negativně ovlivnit budoucí život dítěte (například při volbě povolání).
Zdroje
[1] ANTON, Milan. Refrakční vady a jejich vyšetřovací metody. Brno:
Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů, 2004, 96 s.
ISBN 807013402x.
[2] AUTRATA, Rudolf a Jana VANČUROVÁ. Nauka o zraku. Brno: Institut
pro další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví, 2002, 226 s. ISBN 8070133627.
[3] GERINEC, Anton. Detská oftalmológia. Martin: Osveta, 2005, 592 s.
ISBN 8080631816.
[4] HROMÁDKOVÁ, Lada. Šilhání. Brno: Národní centrum ošetřovatelství a
nelékařských zdravotnických oborů, 1995, 162 s. ISBN 8070135301.
Obr.3.: [Brýlové čočky pro děti, dětské brýle. Nabidky.edb.cz [online].
2011 [cit. 2014-07-31]. Dostupné z:http://nabidky.edb.cz/Nabidka-15720-
Brylove-cocky-pro-deti-detske-bryle-Jablonec-Liberec-Tanvald]
119
[5] KVAPILÍKOVÁ, Květa. Anatomie a embryologie oka. Brno: Institut pro
další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví, 2010, 206 s. ISBN 8070133139.
[6] KVAPILÍKOVÁ, Květa. Práce a vidění. Brno: Institut pro další
vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví, 1999, 122 s. ISBN 8070132752.
[7] ROSENBLOOM, Alfred A. a Meredith W. MORGAN. Principles and
Practice of Pediatric Optometry. Philadelphia: Lippincott, 1990, 589 s. ISBN
0397509170.
[8] ANTON, Milan. Fyziologické a patologické změny zraku. Česká oční
optika. Brno: Společenstvo českých optiků a optometristů, 1998, roč. 39, č. 4.
ISSN 1211-233x.
[9] ANTON, Milan. Korekce refrakčních vad u dětí. Česká oční optika. Brno:
Společenstvo českých optiků a optometristů, 2007, roč. 48, č. 4. ISSN 1211-233x.
[10] ANTON, Milan. Vývoj refrakce oka. Česká oční optika. Brno:
Společenstvo českých optiků a optometristů, 2005, roč. 46, č. 1. ISSN 1211-233x.
[11] BRŮNOVÁ, Blanka. Vývoj vidění u nejmenších dětí. Česká oční optika.
Brno: Společenstvo českých optiků a optometristů, 2010, roč. 51, č. 3. ISSN
1211-233x.
[12] ZOBANOVÁ, A. Fyziologický vývoj vidění u dětí během prvních let
života. Neonatologické listy. 1997, roč. 3, č. 4. ISSN 1211-1600.
[13] Paediatric Optometry: Optometric examination of children. Optometry
[online]. 2007 [cit. 2014-02-25]. Dostupné z:
http://www.optometry.co.uk/uploads/articles/CET_OT_0209.pdf
[14] ŠPAČKOVÁ, Kateřina. Korekce refrakčních vad u dětí. In: Coloroptik
[online]. [cit. 2014-01-10]. Dostupné z: http://coloroptik.com/Odborne-
clanky/korekce-refrakcnich-vad-u-deti
[15] ZOBANOVÁ, Anna. Metody preventivního vyšetřování zraku. In:
Zdravi.e15 [online]. [cit. 2014-04-01]. Dostupné z:
http://zdravi.e15.cz/clanek/postgradualni-medicina-priloha/metody-preventivniho-
vysetrovani-zraku-166580
120
THE POSTNATAL EYE DEVELOPMENT
Bc. Renáta Papcunová
Supervisor: Mgr. Matěj Skrbek
Departement of optometry and orthoptics LF MU
Introduction
At birth, the human eye has a relatively well developed all of its components.
Nevertheless it is necessary that its components have undergone anatomical and
physilogical development, especially those involved in the refractive state of eye.
The following text in the first part describes the postnatal development of the
structures involved in the correct refraction of the eye, the retina and visual
pathway. In the second part describes development of fixation, visual acuity and
refraction.
[Zkontrolujte oči Vašeho miminka. Bonella.cz [online]. 2014 [cit.
2014-07-31]. Dostupné z: http://www.bonella.cz/novy-clen-
rodiny/jak-zkontrolovat-zrak-miminka.html]
121
The postnatal development of structures of
refraction
The axial length of the eyeball
In the newborn, axial length of eye is about 16mm and the eye increases by age
to normal size 24mm. Growth of eye is not uniform. Changes in axial length are
divided into three phases. The first is the rapid postnatal phase, in which there is
an exponential increase in the first two years from 16mm to 20,3mm (increase of
4,3mm). The following is an infantile stage, which lasts from 2 to 5 years and
eyeballs grows to 21,5mm (increase of 1,2mm). The last phase is a juvenile, in
which there is complete and the length of the eye is in 14 years about standard
24mm (increase 1,5mm).
Cornea
Postnatal development of cornea includes the increase in diameter, flattening,
thinning and increasing transparency.
In neonates, the horizontal diameter is about 9-10,5mm, vertical diameter is
slightly larger. During the first year of life corneal diameter grows to 11-12mm.
Along with this is changing surface of cornea from 102mm2
at birth to 130mm2
in
twenty months.
Flattening of cornea leads to a reduction of refraction. At birth, the corneal
power is around +52,00Dpt. During the first half year of life, the refractive power
of cornea decreases to +45,00Dpt and at the end of puberty is about +43,00Dpt.
The child has a thicker cornea than an adult. The center of cornea of newborn
is about 0,96mm, the periphery is 1,2mm. After the first six months, the central
corneal thickness is changed to 0,52mm,
Reduced transparency is especially for children, who are born prematurely.
This situation is improving by age.
During the life, the amount of single-endothelial cell changes, too. Newborn
baby has 4000-5000 cells/mm2
. Their amount gradually decreases by age up to
half.
Lens
Eye lens has significant postnatal development. This is due to mitotic activity
of equatorial lens epithelial cells of lens, which form the lens cortex. These cells
122
form the fibers – cells of the equator are becoming wider and their inner ends are
becoming thinner and thinner. New cells are formed continuously, so the old cells
are shifted rearward. This creates a concentric layering of lens.
The newborn has a spherical lens. Equatorial diameter is about 6mm and
refractive power is about +34,00Dpt. The gradual flattening of front but also back
surface of lens leads to the typical shape, which is in adult. Equatorial diameter is
changed to 9mm and refractive power is changed to +18,00Dpt.
Retina
At birth, the human retina is immature. The peripheral area of the retina is
correct matured, but central area is insufficiently matured. Especially in the first
months, retina expands and retinal cells migrate, which is related to the density of
cells in foveola and visual acuity.
The expansion of the retina is significant. The area of the retina at birth is
around 590mm2
, in adults there is 1250mm2
. The expansion of the retina must be
accompanied by redistribution and overall thinning of the photoreceptor mosaic
and the cells with which they make contact. Postnatal expansion of the retina is
non uniform. The periphery expands faster than the central retina, thus
contributing to the decreased density of ganglion cells and other cell types in the
periphery. Also, the temporal retina expands more than the nasal retina. This
difference contributes to the higher density of photoreceptors and ganglion cells in
the nasal retina.
At the same time the retina is expanding after birth, the cells in the retina are
migrating, some away from the foveola and others toward it. At birth, there are
still ganglion cells and inner nuclear cells such as bipolar cells overlying the
foveola. After birth, these cells migrate away from the foveola. One result of this
migration is a deepening of the foveolar depression. The foveolar cones, on the
other hand, migrate toward the midpoint of the foveola. As a consequence, the
diameter of the rodfree zone is reduced. Since a fixed number of cones are
condensed into about one-fourth the foveolar area (2mm2
down to 0,4mm2
), it
follows that the density of cones must increase about fourfold. At birth, the
foveolar diameter is 912µm and there is about 19 000 cones/mm2
. At 15 months,
the foveolar diameter is 725µm and there is 41 000 cones/mm2
. At 45 months, the
foveolar diameter is 620µm and there is 112 000 cones/mm2
. One of the research
shows, cone density at the midpoint of the foveola increased until age 37 years. In
123
72 years, there is a decrease in density. This argument was not sufficiently
confirmed.
The migration of cones is accompanied by lengthening of axon, which
connects the cone inner segment to its synaptic pedicle. This lengthening is
necessary because the outer segment is moving central while the cone pedicle in
contact with bipolar and horizontal cells is moving peripheral. At 5 days, the outer
segment length of the most central foveolar cones is only 3µm, less than one tenth
its mature length. Both foveolar cones and foveal cones outside the rod-free zone
seem to increase in length throughout life.
Another change concurrent with cone migration is narrowing of cone
diameters. At birth, the inner segment is 6µm wide, whereas at 45 month it is 2µm
wide. Thereafter, there is not big change.
Retinal vascular system of the neonate is complete only in the central area. It is
more developed in the nasal part, which is shorter. Temporal, longer part often has
not vessels, which extend to the ora serrata for several weeks. Retina is not
functionally endangered, because choroidal system is fully functional, so
periphery is sufficient provided.
Optic nerve and visual pathway
Optic nerve and visual pathway is not both anatomical and physiological
developed at birth. Optic disc is whitish gray in the newborn. It is a physiological
condition, which is caused by the fact, that the vascular supply is not yet fully
completed. Pink coloration is in infants aged over four months.
[Altersbedingte Makuladegeneration (AMD). Occunet [online]. 2005
[cit. 2014-07-31]. Dostupné z:http://ocunet.de/patienten/amd.html]
124
Myelination of the visual pathway is not completed, too. It is completed around
the sixth month of life.
Maturation of the macula and the optic nerve can take up to eight years, as long
as everything develops due to central regulatory mechanisms and sensory
functions of retina.
Postnatal development of fixation, visual acuity and refraction
Vison is not fully functional at birth. It is caused by the fact that we do not see
by eye, but by the brain. The retina represents the forward part of the brain and it
is in contact with the visual center of the occipital lobe.
At birth, child recognizes only light and darkness. The proof is pupillary
photoreaction and reflective lifting of eyeball in passive opening of eyelid during
sleep. It is caused by the fact that cones of macula are not yet fully differentiated
and organized. Peripheral vison prevails over central, in other words, scotopic
vision prevail over photopic. Visual acuity is about 1/60, 20/600. Newborn can´t
fix light stimulus. Baby is able to respond to it since the first week of life but only
by direct eye movements.
At the end of the first month, there is irregular monocular fixation – one eye
fixates and the other eye may sometimes move in an uncoordinated manner. Eyes
alternate in fixation.
From the second month, child begins to have binocular fixation, so uses both
eyes simultaneously. Hand-eye coordination is improving.
During the second and third month of life, connection of primary visual centers
with cortical visual area is completed, especially those parts that correspond to the
macula. In the third month there is an irregular foveal fixation, which is
accompanied by the development of convergence and divergence. Visual acuity is
about 6/60, 20/120.
The fourth month is very important, because the macular area gets a definitive
superiority over the peripheral retina. So baby is able to continuous central
fixation. The infant begins to fully accommodate. There is also basis for the
accommodative-convergence reflex. It is important for correct development of
binocular vison, but also for the development of correct refraction.
125
In the sixth month foveola is finally completed. This leads to the formation of a
reflex of fusion. It is basis for spatial depth binocular vision. Visual acuity is
about 6/24, 20/100.
In the next months, binocular reflexes are improved due touch reflexes and
walking. One year of age there is visual acuity about 6/15, 20/60.
Toddler period is important for the consolidation the interplay between
accommodation and convergence. Development of reflexes is completed within
three years. In 2 years visual acuity is about 6/12 and in 3 years it is about 6/9.
Within six years, reflexes are finally stabilized. In 6 years visual acuity is 6/6,
20/20.
It is reported, the development of vison takes place in two phases – active and
passive phase. Active phase is ensured by supply of light stimulus. The proof is
the fact that if the newborn has healthy eyes and lives only in the dark, not blind.
But his vision remains at the lowest level. Only high quality light stimuli are
insufficient. These stimuli must be focused on the retina. The precondition is
therefore correct refraction. This is a passive phase.
Changes of refraction that occur from birth to 6 years, usually take place
according to particular pattern. These changes are called process of
emetropization. Emetropization is process of reducing refractive errors in children
by age. Most newborns have hyperopia in average to +2,00-+3,50Dpt. As
mentioned in the previous part of the text, the axial length of eye is greater. This
should result in axial myopia. But it is offset by flattening of refractive surfaces of
the cornea and lens. Refractive error is gradually reduced. Emetropization is
active, not passive growth process. Ideally, child of six-years (and older) should
have the ratio of refractive power of eye to length of eye such that observed
objects are focused on the retina. This refractive state is called emmetropia.
Conclusion
To diagnose refractive errors in childhood it is important to know the postnatal
development of structures that are involved in the refraction of the eye. There is
more important regular monitoring of refractive errors than a single examination.
It is caused by fact that process of emetropization helps to differentiate less risky
errors and more risky errors. Neglected correction or late detection of refractive
126
errors often results in amblyopia and squint, which are issues that can negatively
influenced the future life of children (for example, when choosing a profession).
References:
[1] ANTON, Milan. Refrakční vady a jejich vyšetřovací metody. Brno:
Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů, 2004, 96 s.
ISBN 807013402x.
[2] AUTRATA, Rudolf a Jana VANČUROVÁ. Nauka o zraku. Brno: Institut
pro další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví, 2002, 226 s. ISBN 8070133627.
[3] GERINEC, Anton. Detská oftalmológia. Martin: Osveta, 2005, 592 s.
ISBN 8080631816.
[4] HROMÁDKOVÁ, Lada. Šilhání. Brno: Národní centrum ošetřovatelství a
nelékařských zdravotnických oborů, 1995, 162 s. ISBN 8070135301.
[5] KVAPILÍKOVÁ, Květa. Anatomie a embryologie oka. Brno: Institut pro
další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví, 2010, 206 s. ISBN 8070133139.
[6] KVAPILÍKOVÁ, Květa. Práce a vidění. Brno: Institut pro další
vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví, 1999, 122 s. ISBN 8070132752.
[Brýlové čočky pro děti, dětské brýle. Nabidky.edb.cz [online].
2011 [cit. 2014-07-31]. Dostupné
z:http://nabidky.edb.cz/Nabidka-15720-Brylove-cocky-pro-deti-
detske-bryle-Jablonec-Liberec-Tanvald]
127
[7] ROSENBLOOM, Alfred A. a Meredith W. MORGAN. Principles and
Practice of Pediatric Optometry. Philadelphia: Lippincott, 1990, 589 s. ISBN
0397509170.
[8] ANTON, Milan. Fyziologické a patologické změny zraku. Česká oční
optika. Brno: Společenstvo českých optiků a optometristů, 1998, roč. 39, č. 4.
ISSN 1211-233x.
[9] ANTON, Milan. Korekce refrakčních vad u dětí. Česká oční optika. Brno:
Společenstvo českých optiků a optometristů, 2007, roč. 48, č. 4. ISSN 1211-233x.
[10] ANTON, Milan. Vývoj refrakce oka. Česká oční optika. Brno:
Společenstvo českých optiků a optometristů, 2005, roč. 46, č. 1. ISSN 1211-233x.
[11] BRŮNOVÁ, Blanka. Vývoj vidění u nejmenších dětí. Česká oční optika.
Brno: Společenstvo českých optiků a optometristů, 2010, roč. 51, č. 3. ISSN
1211-233x.
[12] ZOBANOVÁ, A. Fyziologický vývoj vidění u dětí během prvních let
života. Neonatologické listy. 1997, roč. 3, č. 4. ISSN 1211-1600.
[13] Paediatric Optometry: Optometric examination of children. Optometry
[online]. 2007 [cit. 2014-02-25]. Dostupné z:
http://www.optometry.co.uk/uploads/articles/CET_OT_0209.pdf
[14] ŠPAČKOVÁ, Kateřina. Korekce refrakčních vad u dětí. In: Coloroptik
[online]. [cit. 2014-01-10]. Dostupné z: http://coloroptik.com/Odborne-
clanky/korekce-refrakcnich-vad-u-deti
[15] ZOBANOVÁ, Anna. Metody preventivního vyšetřování zraku. In:
Zdravi.e15 [online]. [cit. 2014-04-01]. Dostupné z:
http://zdravi.e15.cz/clanek/postgradualni-medicina-priloha/metody-preventivniho-
vysetrovani-zraku-166580
128
9. PLNÁ BINOKULÁRNÍ KOREKCE A MOŽNOSTI
JEJÍ REALIZACE
Bc. Zuzana Kohoutová
Mgr. Petr Veselý, DiS., Ph.D.
Katedra optiky a optometrie LF MU, Masarykova Univerzita,Lékařská fakulta
Binokulární vidění je koordinovaná senzomotorická činnost, která umožňuje vidět
oběma očima obraz jednoduše.
Senzorická část je zrakově smyslová a zahrnuje všechny části oka - zrakovou
dráhu a zraková centra mozkové kůry. Pro správné fungování senzorické složky
musí být zachováno:
• normální nebo téměř normální vidění obou očí,
• přibližně stejná velikost sítnicových obrazů obou očí,
• centrální fixace obou očí,
• normální retinální korespondence,
• schopnost fúze,
• normální funkce zrakových drah a center.
Okohybné svaly, okohybné nervy, jejich jádra a motorická centra mozkové
kůry řadíme mezi motorickou část binokulárního vidění. Správné fungování
motorické složky umožňuje:
• přibližně paralelní postavení očí při pohledu do dálky,
• volnou pohyblivost očí ve všech směrech,
• normální funkci motorických drah a center,
• koordinaci akomodace a konvergence.
Vývoj jednoduchého binokulárního vidění se uskutečňuje od narození,
není vrozené. Během prvního roku života se vyvíjí reflex fúze – spojení dvou
obrázků v jeden vjem. Je to přechod k binokulárnímu vidění, které se stabilizuje a
zdokonaluje až do šesti let věku dítěte.
129
Jednoduché binokulární vidění se vyznačuje třemi základními stupni –
superpozicí, fúzí a stereopsí.
Superpozice je schopnost očí překrýt oběma očima nestejné obrázky.
Fúze umožňuje spojit stejné obrázky pravého a levého oka v jeden
smyslový vjem. Podle toho, jakou oblast fúze zahrnuje, rozlišujeme fúzi na
paramakulární, makulární a foveolární. Fúzi řídí motorická
složka, která umožňuje střet obou očí ve fixovaném předmětu
a senzorická složka, která zahrnuje psychický a fyziologický
děj spojování obrazů pozorované každým okem i bez očních
pohybů.
Stereopse je schopnost vytvořit prostorový obraz, který je pozorován z
lehce disparátních bodů. Stereopse je možná jen za současné existence
jednoduchého binokulárního vidění.
Abychom viděli obraz jednoduše, je nutné, aby všechny složky zrakového
orgánu spolupracovali a jejich vývoj a činnost nebyla narušena patologií, nebo
úrazem. Při nenarušeném přenosu informace ze sítnice do korových center
nastavujeme obě oči tak, aby jejich obraz dopadl na místa nejostřejšího vidění –
na fovey. Fovey jsou hlavními korespondujícími body, kolem kterých je dalších
korespondujících bodů, které vidíme jednoduše. Všechny korespondující místa
můžeme spojit do horopteru – prostoru jednoduchého binokulárního vidění.
Disparátní body jsou místa sítnice, které spolu nekorespondují a jsou vnímány
dvojitě. Lehce disparátní body ležící v Panumově prostoru umožňují
stereoskopické vidění. Pokud je jednoduché binokulární narušeno může dojít ke
vzniku útlumu, amblyopie nebo anomální retinální korespondence. Příčinami
vzniku těchto onemocnění jsou změny rohovky, očních médií, sítnice, poruchy
okohybného ústrojí, refrakční vady a poruchy zrakových center.
Prvními poruchami jednoduchého binokulárního vidění je diplopie a
konfúze. Diplopie vzniká, pokud obrazy nedopadají na stejná místa na sítnici.
Jeden dopadne do fovey, druhý na disparátní místo sítnice. Na uchýleném oku se
zobrazí jiný obraz a vzniká konfúze – stejný bod v prostoru je vnímán jako různé
předměty. Poruchy JBV jsou způsobeny narušením senzorické složky, nebo
změnou motorické složky vlivem změny svalového napětí nebo inervace. Oba
130
případy se projeví buď strabismem – zjevné šilhání, nebo heteroforií – skrytým
šilháním, které odhalíme po zrušení fúze. V patologii binokulárního vidění
rozlišujeme útlum, amblyopii a anomální retinální korespondence (ARK).
Útlum je proces, při kterém je zabráněno prostupu informací z uchýleného
oka do zrakového centra. Při delším trvání může na podkladě útlumu vznikat
amblyopie. Amblyopie je jednostranné nebo oboustranné snížení zrakové ostrosti
při normálním anatomickém nálezu. Druhy amblyopie jsou vrozená (např. při
nystagmu, nebo albinismu), z nepoužívání oka, anizometropická, ametropická,
meridionální, relativní a nejčastěji vyskytující se amblyopie při strabismu. Ta
vzniká na základě aktivního útlumu fovey uchýleného oka. Dle stupně snížení
zrakové ostrosti se rozlišuje na malou, se zrakovou ostrostí do 0,7. Střední je
omezena zrakovou ostrostí 0,7 – 0,4. A těžká amblyopie je pod 0,3. Dalším
znakem amblyopie je změna fixace. Nejdříve vzniká centrální fixace, která může
přejít ve fixaci excentrickou nebo bloudivou. Pacienty s amblyopií postihuje také
porucha lokalizace, která se projevuje při monokulárním pozorování přímo vpřed
a hlavní pohledový směr se přesouvá na místo excentrické fixace. Excentrické
místo je tedy dominantní při monokulárním vidění. Místo excentrické fixace se
stává falešnou makulou, která spolupracuje s foveou zdravého oka. Amblyopické
oko lépe rozezná izolované znak. Čím méně jsou znaky nahuštěné u sebe, tím se
zraková ostrost lepší. Mluvíme o poruše rozlišovací schopnosti. Nejvyšším
stupněm poruchy JBV je ARK. Dochází ke vzniku nové sítnicové spolupráce –
fovea vedoucího oka a místo sítnice uchýleného oka spolu začínají spolupracovat
a mají společnou prostorovou lokalizaci. Jedná se o nepravé binokulární vidění při
úchylce. ARK vzniká nejčastěji u dlouhotrvajících malých a neléčených strabismů
často s malou amblyopií jednoho oka nebo dobrým viděním obou očí. ARK je
možné rozdělit do dvou skupin.
První skupina – harmonická retinální korespondence (HARK)
Druhá skupina – disharmonická retinální korespondence (DARK)
Heteroforie
V případě, že jsou oči v rovnoběžném postavení, do jejich vývoje
nezasáhla žádná patologie a všechny složky oka spolupracují tak, jak mají,
mluvíme o ortoforií. Pokud zrušíme při binokulární fixaci podnět k fúzi, je možné
131
odhalit skryté šilhání – heteroforií. Podle směru odchylky je možné rozdělit
heteroforie do několika skupin:
• Vertikální
Esoforie – je nasální odchylka. Převládá síla vnitřních přímých svalů, díky
tomu mají oči snahu konvergovat.
Exoforie – je temporální odchylka. Převažuje působení zevních přímých svalů
a oči mají snahu divergovat.
• Horizontální
Hyperforie – oko směřuje nahoru
Hypoforie – oko směřuje dolů
Velikost odchylky je přibližně stejná na obou očích, mají ale opačný směr.
Rozlišujeme pozitivní hyperforii, při které jde pravé oko nahoru, levé dolů. U
negativní je směr opačný.
• Cyklovergence
Incykloforie a excykloforie se rozlišují podle stáčení oka dle předozadní osy
nasálně, nebo temporálně.
Zvláštními případy heteroforie jsou arteficiální heteroforie, která vzniká
navozením decentrací brýlových skel vzhledem ke středům zornic. Anizoforie je
heteroforie, která se mění se se směrem pohledu.
Všechny vyjmenované možnosti heteroforií se mohou vyskytovat
samostatně, ale i v kombinaci s dalším typem heteroforie, nebo refrakční vadou.
Heteroforie sama o sobě nezpůsobuje pacientovi velké potíže, do té doby, dokud
funguje opravný mechanismus. V případě, že ani opravné mechanismy nestačí
usměrnit pohyb očí, může docházet k lehkému rozmlžení obrazu, vznikají bolesti
kolem očí i hlavy, pacient se při čtení, nebo namáhání očí rychle unaví, nebo
vznikají dočasné zdvojení kontur obrazu.
Příčiny vzniku heteroforie je několik. Již při anamnéze můžeme podle
očního rozestupu odhadnout, zda bude mít pacient heteroforii. Větší oční rozestup
vede k exoforii, menší k esoforii. Vliv mají i vrozené anomálie očnic, očních
bulbů, nebo okohybných svalů. Kromě statických poruch má vliv na normální
binokulární vidění i porucha AC/A nebo porucha inervace očních svalů.
Výskyt ortoforie je podle Hromádkové přibližně 20 – 30% populace.
Častěji se vyskytuje malá heteroforie, nejčastěji esoforie 2-3 st. Časté bývají i
kombinace horizontálních a vertikálních forií.
132
Diagnostika heteroforie
Diagnostika heteroforie spočívá ve zrušení podnětů k fúzi a následného
vyhodnocení. Pokud bychom nechali podněty k fúzi zachované, měřila by se
fixační disparita. Právě zachovalé podněty k fúzi jsou pro lidské oko přirozené.
Fúzními podněty se rozumí orámování vyšetřovací plochy, nebo centrální fixační
bod. Hlavním cílem při korekci binokulárního vidění je zjištění odchylky od
základního, ideálního postavení. Výstupem je určení prizmatické hodnoty, která
umožňuje optimálně vyvážené a klidové vergenční poměry při oční práci.
1. Anamnéza
Jedná se o úvodní pohovor, který jako první upozorní na možnost
výskytu heteroforie. Ptáme se na bolesti hlavy, které bývají způsobeny
dlouhodobou snahou vnějších, nebo vnitřních svalů o udržení binokulární
fixace. Další problém, který doprovází dlouhodobou nekompenzovanou
heteroforii, je svalová astenopie. Ta vzniká, pokud je hodnota úchylky
skrytého šilhání dvojnásobná fúzní vergenci. Problémy nastávají u
esoforie při pohledu do dálky, u exoforie při pohledu do blízka. Problémy
jsou doprovázeny slzením očí, světloplachostí, nejasným viděním a již
zmiňovanými bolestmi hlavy. Kromě jiného se mohou vyskytnout
problémy s fixací, chybný odhad vzdáleností, bolesti v zádech nebo šíje a
poskakování, přeskakování řádků. Je samozřejmé, že samotná anamnéza
neodhalí heteroforie, ale pomůže nám při rozhodování o možnosti korekce
prizmaty. Pokud pacient trpí více uvedenými příznaky, budeme se snažit
doporučit nošení prizmatické korekce.
2. Plná monokulární korekce
Je velice důležitá, protože jenom s ní můžeme dosáhnout optimální
a plné binokulární korekce. Plnou monokulární korekcí zajistíme
akomodační klid do dálky. Pokud bychom nedosáhli plné monokulární
korekce, mohlo by to ovlivnit další binokulární měření.
Nejdříve zjistíme zrakovou ostrost bez korekce. Pokud vyšetřovaný
nosí vlastní korekci, následuje vyšetření i s korekcí. Následuje objektivní
zkouška nejčastěji skiaskopem, nebo automatickým refraktometrem.
133
Subjektivním vyšetřením ověříme objektivní měření. Poté zkontrolujeme
korekci do blízka. Je snaha o zjištění nejlepší korekce, při které pacient
přečte požadovanou velikost optotypových znaků. Monokulárně určené
hodnoty umožní zobrazení v centrální jamce žluté skvrny. Pokud by byla
přítomna heteroforie, při binokulární korekci by se jedno oko odchylovalo
od ideálního směru.
3. Binokulární korekce
Samotná binokulární korekce je popisována různými autory odlišně
díky různým použitelným metodám vyšetřování. Používají se buď metody
založené na separaci obrazů pomocí děliče, nebo metodika POLATESTU,
která využívá polarizaci.
3.1. Zakrývací zkouška
Je to základní, jednoduché vyšetření, kterým odhalíme skryté
šilhání. Pacient fixuje bod vzdálený 0,5 – 5m. Oči postupně zakrýváme
destičkou nebo rukou a sledujeme pohyby očí. Pokud by oko zůstávalo po
odkrytí bez pohybu, jednalo by se o ortoforií. Při pohybu po odkrytí bez
zjevného šilhání před zakrytím mluvíme o heteroforii - oko provádí
zpětný fúzní pohyb po odkrytí a vrací se do původního postavení. Pokud je
úchylka zjevná, jedná se o heterotropii. Při jednostranném strabismu
vedoucí oko fixuje i po odkrytí šilhajícího oka. Po zakrytí vedoucího oka,
šilhající oko přebírá funkci vedoucího oka i po odkrytí vedoucího oka, ale
po chvíli přebírá jeho funkci zase vedoucí oko. Pokud je zakryto
nešilhající oko a šilhající oko nevykonává vyrovnávací pohyb a špatně
fixuje, mluvíme o strabismu s excentrickou fixací. Po zakrytí šilhajícího
oka pak ihned přebírá fixaci vedoucí oko. Vertikální úchylky mají
vyrovnávací pohyb ve vertikálním směru.
3.2. Maddoxův cylindr
Používá se v kombinaci s Maddoxovým křížem – pravoúhlý kříž se
dvěma stupnicemi.
Jedna je pro určení heteroforie do dálky, druhá do blízka. Uprostřed je
světlo – Maddoxovo světlo, které pacient vnímá. Maddoxův cylindr je
134
brýlová čočka složená z extrémně lámavých cylindrů, které centrální
světlo prodlouží do přímky. Přímka je kolmá na vrypy cylindru. Nejdříve
se cylindr vkládá před pravé oko vrypy vertikálně, následně horizontálně.
Pokud pacient vidí linii uprostřed, jedná se o ortoforií. Při heteroforii:
• Maddoxovo sklo bude vpravo – svislá čára vpravo – nezkřížená diplopie u
esoforie
• Maddoxovo sklo vpravo – svislá čára vlevo – zkřížená diplopie u exoforie
• Maddoxovo sklo vpravo – vodorovná čára nahoře – hypoforie pravého oka
• Maddoxovo sklo vpravo – vodorovná čára dole – hyperforie pravého oka.
Pro měření heteroforií je potřeba vyloučit fúzní podnět. To je možné
při použití Maddoxova cylindru v červené barvě a předřazením před druhé
oko filtr v komplementární barvě. Docílíme tak vzniku odlišného
vizuálního vjemu jak pro pravé tak pro levé oko.
Zjištěnou úchylku korigujeme podle postavení ML vůči MS.
Prizma se vkládá bází proti směru úchylky se snahou o dosažní
pseudoortoforie. Poloha báze klínu je potom následující:
HTF-HTT báze P/L
exoforie 0°/180°
esoforie 180°/0°
pravostranná
hyperforie
270°/90°
pravostrann
á hypoforie
90°/270°
3.3. Graefův klín
Pro realizaci této metody je potřeba klín 6-8 pD. Klín se vkládá s bází
vertikálně před jedno oko, obvykle do 270°. Pacient s vloženým klínem
135
před jedním okem sleduje MS, které díky nízké hodnotě fúzní rezervy
navodí diplopický vjem. Pacient vidí dvě světla nad sebou. Pravé oko vidí
horní obraz MS a levé oko vidí dolní obraz MS. Dle posunutí světel vůči
sobě pak zjišťujeme esoforii, exoforii. Tento test se používá hlavně při
zjišťování vertikálních odchylek. Pro lepší odlišení je možné Graefův klín
doplnit o červenozelené filtry.
3.4. Anaglyfní metody
Anaglyfní metody využívají aditivní, nebo subtraktivní míchání barev.
Černou bychom dostali při míchání dvou barev subtraktivně. Aditivním
mícháním dvou barev získáme bílou barvu. Tyto testy se nejčastěji
používají s červeným a zeleným filtrem. Pacient červeným filtrem uvidí
červené značky, zelené díky subtraktivnímu míchání barev zaniknou.
Stejný případ platí i pro pozorování jen zeleným filtrem. Testy využívající
anaglyfní metodu jsou nejčastěji Schoberův test a Worthův test.
Nevýhodou těchto testů je, že oko je za zeleným filtrem stává
krátkozrakým a za červeným dalekozrakým. To může vést k
akomodačnímu neklidu.
3.4.1. Schoberův test
Skládá se z centrálního červeného kříže, který je obklopený dvěma
nebo třemi zelenými kruhy. Celý test leží na černém podkladu a pacient
test sleduje přes červenozelené filtry. Podle posunutí kříže můžeme
posuzovat hodnotu heteroforie. Hodnota od středu kříže k prvnímu kruhu
je jedna prizmatická dioptrie, stejně hodnotu má vzdálenost kruhů.
3.4.2. Worthův test
Je to základní test vyvinutí již roku 1905. Z klasické zkušební
vzdálenosti jsou pozorovány zelené značky v horizontálním směru,
136
červená a bílá ve vertikálním směru. Celý test je umístěn na černém poli ve
tvaru kruhu. Před oči jsou umístěny komplementární filtry. Obě oči vidí
horizontální znaky zelené, horní červený a spodní znak by měl být bílé
barvy. Pravé oko s červeným filtrem vidí horní červenou značku a dolní
původní bílou značku. Zelené značky neuvidí. Levé oko se zeleným
filtrem vidí horizontální zelené značky a zelené dolní světlo. Při
pozorování oběma očima se díky aditivnímu míchání barev dolní světlo
jeví bílé, pokud jsou oči binokulárně vyvážené. Nevýhodou pro měření
heteroforií je silný fúzní podnět bílého světla, který navozuje orto
postavení očí. Proto je Worthův test vhodný pro vyjádření motoricky
kompenzovaných heteroforií a používá se především k rychlému
posouzení binokulárního vidění a určení dominance oka. Dominanci oka
zjistíme dle barevného vjemu spodní bílé značky, která může nabývat
červené barvy (pro dominanci pravého oka), nebo zelené (pro dominanci
levého oka) nebo se barvy mohou střídat a potom by šlo o soupeření při
simultánním vidění.
3.5. Testy využívající polarizaci
Testy využívají k disociaci vjemů polarizaci světla. Polarizátor a
analyzátor jsou polarizační filtry, které mají schopnost pohltit část
elektrické složky světla a propouštět určitou část procházejícího světla,
které je po průchodu lineárně polarizované. Důležité je vzájemné natočení
os polarizačních filtrů. Pokud budou osy stejné, bude intenzita paprsku
prakticky stejná. Pokud budou osy polarizátoru a analyzátoru navzájem
kolmé, světlo bude pohlceno a intenzita bude nulová.
Polatest využívá principu pozitivní polarizace. Znamená to, že není
polarizované pole polatestu, ale samotný znak. Toho se docílí tak, že osy
polarizátoru, které se vkládají do zkušební obruby, jsou kolmé na osy
analyzátoru v optotypové tabuli. Znaky, které byly normálním okem
přehlédnutelné, se po nasazení polarizátorů vyjasní. Pacient uvidí černý
znak na světlém poli. Osy polarizátorů upravujeme ve zkušební obrubě po
pravé oko do 135° a levé do 45°. Je docíleno toho, že pravé oko uvidí
vodorovné značky a levé oko svislé značky vyšetřovacího pole.
137
Negativní polarizace využívá polarizace pokladu testu. Je vnímána ta
část testu, který je polarizován souhlasně s filtrem, který je vložen ve
zkušební obrubě. Během vyšetřování je potřeba kontrolovat přesné
natočení polarizátoru a analyzátoru, aby nedocházelo ke vzniku
zkreslených výsledků.
Polatest umožňuje zjišťování jak hodnotu motorické, tak i senzorické
složky JBV a jejich případnou korekci.
Po binokulární korekci do dálky můžeme provést binokulární korekci do blízka.
Nakonec jemně sféricky dokorigujeme.
Prizma
Prizma je hranol nebo optický klín, který se skládá z báze, vrcholu a dvou
lámavých ploch. Lámavé plochy svírají určitý úhel ω, který je proti základně, bázi
hranolu. Paprsek prochází oběma lámavými plochami a láme se pod úhlem δ =
deviace. Pokud je dopad paprsku kolmý na první lámavou plochu, určujeme
účinek klínu v prizmatických dioptriích. Optický klín s účinkem 1 pD uchyluje
paprsek ve vzdálenosti 1m o 1 cm. Paprsek se po průchodu druhou lámavou
plochou láme směrem k bázi.
Uplatnění prizmat není výhradně určeno pro získání zrakové pohody u
heteroforie, ale má široké uplatnění i v ortoptice – měření úchylky, zjištění
přítomnosti fúze, měření šířky fúze, cvičení kladné a záporné šířky fúze,
nacvičování JBV v prostoru a další.
138
Prizmata, Telerovy čočky, se využívají pro korekci během vyšetřování.
Jsou skleněné a jsou součástí zkušební sady. Nevýhodou je jejich tloušťka a váha
při vyšších prizmatických hodnotách. Umělohmotná prizmata se skládají z
několika shodných malých hranolků s bází stejně orientovanou. Jmenuje se
Waferovo prizma a jejich výhodou je jednoduché připevnění k brýlové obrubě.
Nejnovějším typem prizmat jsou Fresnelova prizmata. Jsou to samolepící
umělohmotné folie z malých prizmat nahuštěných blízko sebe se stejně
orientovanou bází. Fresnelova prizmata se dají nalepit na brýlovou obrubu, avšak
mohou způsobovat snížení zrakové ostrosti. Při vyšetřování je možné použít i
prizmatické lišty se stoupající silou prizmatických dioptrií. Zvláštním případem
prizma je Herschlovo otočné dvojprizma. Dvojprizma o síle každého prizmatu 15
pD jsou ve společné obrubě a otáčejí se proti sobě. Díky otáčením je možné měnit
sílu od 0 – 30 pD.
Korekci malých heterotropií a heteroforií je možné provést decentrací
sférické čočky. Konvexní čočka je skupina prizmat s bázemi dovnitř, konkávní s
bázemi zevně. Aby bylo docíleno prizmatického účinku, je potřeba posunout střed
optických čoček mimo střed zornice. Decentrace konvexních čoček zevně působí
jako prizma s bází zevně, decentrace dovnitř je jako prizma bází dovnitř. U
konkávních čoček decentrace směrem dovnitř působí jako prizma bází zevně.
Decentrace zevně působí jako prizma bází dovnitř.
Metody aplikace klínové korekce:
Dle metody MKH
Metoda MKH doporučuje celou klínovou korekci, kterou zjistíme při
vyšetřování, aplikovat i do následné korekce, kterou bude pacient nosit.
Maddoxovo kritérium
Maddox vycházel z měření, které prováděl na Maddoxově kříži pomocí
Maddoxova prizmatu. Jako korekci doporučovat u esoforie naměřené nad 3 pD
korigovat 50%, u exoforie nad 2 pD korigovat 60% naměřené korekce.
Sheardovo kritérium
139
Opačně orientovaná šířka fúze musí být alespoň dvojnásobná hodnotám
heteroforie, aby nevznikala astenopie. Pokud tomu tak není, vzniká astenopie a je
potřeba korigovat heteroforii.
Percivalovo kritérium
Korigujeme rozdíl ½ větší šířky fúze a 1/3 menší šířky fúze.
Seznam použité literatury
1. CIHLÁŘOVÁ, M. Prizmatická korekce v praxi optometristy. Brno:
Masarykova univerzita, Lékařská fakulta, 2010. Vedoucí diplomové práce
Mgr. Petr Veselý, Dis.
2. HROMÁDKOVÁ, L. Šilhání. 2. vyd. Brno : Institut pro další vzdělávání
pracovníků ve zdravotnictví BRNO, 1995. 163 s. ISBN 80-7013-207-8.
3. VESELÝ, P. Využití polatestu v praxi optometristy. Brno: Masarykova
univerzita, Lékařská fakulta, 2007. Vedoucí diplomové práce MUDr. Šárka
Skorkovská CSc.
4. DIVIŠOVÁ, G. Strabismus. 2. vydání. Praha: AVICENUM, 1990. 312 s.
ISBN 08-039-90.
5. KVAPILÍKOVÁ, K: Vyšetřování oka. 1. vydání. Brno: NCO NZO, 1995. 87s.
ISBN 80-7013-195-O.
6. RUTRLE, M. Binokulární korekce na polatestu. 1.vyd. Brno: Institut pro další
vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví v Brně, 2000. 115 s. ISBN 80-7013-
302-3
7. RUTRLE, M. Brýlová optika. Brno: Institut pro vzdělávání pracovníků ve
zdravotnictví, 1993.- 136 s. ISBN 80-7013-145
8. RUTRLE, M. Přístrojová optika. 1.vyd. Brno: Institut pro další vzdělávání
pracovníků ve zdravotnictví v Brně, 2000. 189 s. ISBN 80-7013-301-5.
9. AUTRATA, R. VANČUROVÁ, J. Nauka o zraku. 1. vyd. Brno : Institut pro
další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví v Brně, 2002. 226 s. ISBN 80-
7013-362-7.
10. PLUHÁČEK, F. Binokulární vyvážení – přednáška, katedra optiky PřF
Olomouc
140
141
FULL BINOCULAR VISION AND THE
POSSIBILITIES OF IT‘S REALIZATION
Bc. Zuzana Kohoutová
Mgr. Petr Veselý, DiS., Ph.D.
Departement optometry and orthoptics LF MU
Binocular vision is coordinated sensorimotor activity that makes you to see image
with both eyes simply.
The sensory part is visual-sensuous and includes every part of an eye, the visual
pathway and visual centres of the cerebral cortex. For correct functioning of
sensory component must be maintained:
* normal or near-normal vision of both eyes
* nearly the same size of retinal imagines of both eyes
* central fixation of both eyes
* normal retinal correspondence
* ability of fusion
* normally function of visual pathway and centres.
The external eye muscles, the external eye nerves, their nucleus and motor
centrum of cerebral cortex we can include among motor part of binocular vision.
The right functioning motor component is maked:
* approximately parallel position of the eyes looking into the distance
* free ocular motility in all directions
* the normal function of motor pathways and centres
* co-ordination of accommodation and convergence.
The development of normal binocular vision is realized from birth, it isn’t innate.
Reflex of fusion is developing during the first year of life. Reflex of fusion is
142
connecting two images into one perception. It is the transition to binocular vision,
which is stabilizing and improving up to six years of age.
Simple binocular vision is characterized by three basic steps - superposition,
fusion and stereopsis.
Superposition is the ability of eyes to overlay two unequal pictures.
Fusion can combine the same images of right and left eyes in one sensory
perception. The fusion is extramacular, macular, foveolar. Fusion controls the
motor component that enables clash between the two eyes in fixed object and
sensory component that includes psychological and physiological process which
is linking the images of each eye without eye movements.
Stereopsis is ability to create space image, which is observed from gently
disparate points. Stereopsis exists when the normal binocular vision is present.
If we want to see a picture clearly, every component must co-operate and their
development and action can’t be impaired by pathology or injury. When
transmission of informations is intact from retina to the cortical centres, we can
move the eyes so their pictures are turning to the fovea – space of the sharpest
vision. Foveas are the main corresponding points. Around foveas are located next
corresponding points which we can see easily. Every corresponding point is in
horopter – the space of normal binocular vision. Disparate points are spaces of
retina, which aren’t corresponding together. Disparate points are perceived as
double vision. Stereoscopic vision is possible from lightly disparate points. If
normal binocular vision is broken, it can develop suppress, amblyopia or
anomalous retinal correspondence. These diseases can develop from changes of
cornea, exe media, retina, disorder of external eye muscles, refractive defect and
disorder of visuals centre.
Diplopia and con-fusion are the initial disorders of normal binocular vision.
Diplopia develops when the image doesn‘t fall to the same place of retina. The
first image is falling to the fovea, the second to the disparate place of retina. The
picture is different in the second eye and confusion is arising – the same point is
different for both eyes and the pictures aren’t same. Disparates of normal
143
binocular vision arises from changes or disturbance of sensory or motor
components. This disorder is presented either by strabismus or heterophoria. We
can distinguish suppress, amblyopia and anomal retinal correspondence in
binocular vision pathology.
Suppress is process which prevents transmission of information from lazy eye the
vision centre. When the suppress lasts for a certain time, arises amblyopia.
Amblyopia is one-sided or two-sided. It is a decrease of visual acuity in normal
anatomic report. Types of amblyopia are: innate, from inability of use the eye,
anisometric, ametropic, meridional, relative and amblyopia in strabismus- it is the
most frequent type. Amblyopia divides into: small disease – visual acuity is 0,7,
middle disease is between 0,3 – 0,7, heavy disease under 0,3. Another
sign of amblyopia is change of fixation. First, there is a central fixation, which can
progress into eccentric fixation or vagus. Next sign of amblyopia is disorder of
localization – it’s a monocular problem and the main sight direction is in eccentric
fixation. Eccentric fixation is dominant in monocular vision. Anomal retinal
correspondence has got false macula- it’s eccentric fixation in binocular vision.
False macula cooperations with fovea of healthy eye. Lazy eye distinguishes
better isolated signs. The less signs are densely packed together, the better visual
acuity is. This problem is called as disorder of distinguishing ability. The worse
disorder of normal binocular vision is anomal retinal correspondation. It develops
new retinal correspondence- fovea of healthy eye and space of retina of lazy eye
cooperates and they have got common spatial localization. This is false binocular
vision. ARC develops by long-standing small and untreated strabismus with small
amblyopia of one eye or good vision of both eyes. ARC can by divided into two
groups. The first group is the harmonic retinal correspondence (HARK). The
second group is disharmonic retinal correspondence (DARK)
Heterophoria
Ortophoria is condition when eyes are in parallel position; their development was
not hit of pathology and all the components of eye work together. Heterophoria is
covert strabismus. We can uncover heterophoria when we abolition impulse for
suppress during binocular fixation. Heterophoria has got several basic groups:
144
* Vertical
Esophoria - the nasal deviation. The strength of internal direct muscle prevails and
the eyes begin to converge.
Exophoria – the temporal deviation. The strength of external direct muscle
prevails and eyes begin to diverge
* Horizontal
Hyperphoria - eye is directed at up.
Hypophoria – eye is directed at down.
We distinguish positive hyperphoria, when right eye goes up, left down. Negative
hyperphoria has the opposite direction.
* Cycklovergence
Incyclophoria and excyclophoria are distinguished by rotation of the eye by the
anteroposterior axis - nasally or temporally.
Special cases of heterophoria are artificial heterophoria and anizophoria. Artificial
heterophoria develop non-centration of spectacle lenses relative to the centres of
the pupils. Anizophoria varies with the direction of movement of eyes.
All types of heterophoria can exist alone, in combination with next type of
heterophoria or refractive error. As long as corrective mechanism works,
heterophoria does not a big problem. When corrective mechanism doesn’t work, it
can develop light blurring of the image, eye ache, headache, patient eyes are tired,
or can create temporary diplopia.
Causes of developing heterophoria are several. We can check spacing of eyes and
eye movements in eye history. Larger spacing of eyes leads to exophoria, minor to
esophoria. Influence also have congenital anomalies eye socket, eyeballs, or
extraocular muscles, failure AC /A or failure of innervation of the eye muscles.
145
Incidence of ortophoria is approximately 20-30% of the population by
Hromádková. Small heterophoria, usually 2-3 degree, occurs more often. Often it
is a combination of horizontal and vertical forms.
Diagnosis of heterophoria
Diagnosis of heterophoria includes repeal impulses for fusion. When the impulses
for fusion are preserved, we examine fixation disparity. The impulses for fusion
are nature for human eyes. Fusion impulse means the frame of examination areas
or central fixation point. The main intention of correction of binocular vision is
detection of deviation from the basic, ideal position. We assess prism correction
during following examination:
1. Eye history
It’s initial interview. We ask for headaches - they are caused by long-term efforts
to external or internal muscles to maintain of binocular fixation. Another problem
is muscular asthenopia. This problem develops when value of deviation covert
strabismus is double of fusion vergence. Problems develop by esophoria when we
look into the distance and exophoria when we look for near. The problems are
attended tearing eyes, photophobia, blurred vision and headaches. Problems with
fixation, wrong estimation of distances, back pain or neck and hopping, skipping
lines - then may occur heterophoria. Eye history does not reveal heterophoria, but
it will help us decide on the possibility of correction prisms.
2. Full monocular correction
It’s very important, because we can reach full binocular vision only with full
monocular correction. We reach accommodative rest into the distance with full
monocular correction. If we did not achieve full monocular correction it could
effect on other binocular measurements.
First we find visual acuity without correction. If patient wears own correction,
followed by a test with correction. We continue with objective test. The automatic
refractor is used the frequently. We verify objective measurement with subjective
examine. Then we check near correction. Effort is identify the best correction in
146
which the patient reads the size of optotype characters. Image should appear in
macula after monocular correction. Heterophoria is present if eye deviates from
the ideal direction during binocular correction.
3. The binocular correction
The binocular correction is described differently by different authors. Authors use
different procedures for finding the best binocular correction. We use a methods
based on the separation of images, anaglyphic method or methodology
POLATEST.
3.1. The cover test
It's basic, simple tests which we detect covert strabismus. The patient fixates a
distant point 0.5 - 5 m. We cover the eyes gradually with plate or hand and we
watch eye movements. If the eyes remain after uncovered with no movement, it
would be ortophoria. When heterophoria is presented – eye performs a reverse
fusion movement after uncovering and returns to the original position. If the
deviation is manifest, this is a heterotrophia. Leading eye fixates after uncovering
lazy eye when unilateral manifest strabismus is presented. After covering the
leading of the eye, lazy eye has got role of the leading after uncovering the
leading eye, but after a while the leading eye has got main role. Than we can
diagnose strabismus with eccentric fixation and vertical deviation.
3.2. Maddox rod
It is used in combination with Maddox’s cross - rectangular cross with two scales.
One scale is to determine of heterophoria into the distance, the other for near. In
the middle is light – Maddox’s light that the patient perceives. Maddox cylinder is
a spectacle lens which is composed of extremely brittle cylinders. Maddox’s
cylinder
extends central light into the line. The line is perpendicular to the incisions of
cylinder. First cylinder is inserted before right eye, incisions of cylinder vertically,
then horizontally. If the patient sees the line in the middle, it is ortophoria. When
heterophoria is:
147
* Maddox’s glass is right - the vertical line on the right - it is uncrossed diplopia
with esophoria
* Maddox’s glass is right – the vertical line on the left – it is crossed diplopia with
exophoria
* Maddox’s glass is right - the horizontal line at the top - hypophoria right eye
* Maddox’s glass right – the horizontal line at the bottom – hyperphoria right eye
It is necessary to cancel of the fusion stimulus for measuring of heterophoria. This
is possible when we use Maddox’s cylinder in red colours with a green filter for
the other eye. We will achieve so different visual perception of the right and left
eye.
We correct by position of Maddox’s line in relation to Maddox’s light. Prism is
inserted to the basis opposite direction of the deviation. It is achieved
pseudoortophoria. Position of basis of the prism is then following:
Heterophoria-Heterotrophia base R/L
exophoria 0°/180°
esophoria 180°/0°
right-sided
hyperphoria 270°/90°
Left-sigted
hypophoria 90°/270°
3.3. Von Graefe’s prism
We need prism with 6-8 pD. We use basis in vertical direction – usually in 270°for
one eye. It is developed diplopic picture of Maddox light. The patient sees two
pictures – one above the other. The right eye sees the image of the upper Maddox
148
light and the left eye sees the image of the lower Maddox’s light. Shift of lights
detects esophoria or exophoria. We can use mainly for detect of vertical deviation.
And we can also use red and green filters.
3.4. The anaglyphic methods
The anaglyphic methods use additive or subtractive colour mixing. If we mix two
colours subtractive, we get black colour. With additive mixing of two colours we
get white colour. These tests are most often used with red and green filter. Patient
sees with red filter the red points, green points expire due to subtractive mixing
colour. The same case applies for observing a green filter, but patient sees only
green points. Schober’s test and Worth’s test use the anaglyphic method. The
disadvantage of these tests is that the eye is behind green filter becomes shortsighted
and behind red filter becomes far-sighted. This problem can lead to
accommodative unrest.
3.4.1. Schober’s test
It consists of a central red cross, which is surrounded by two or three green
circles. The whole test is located on a black base and the patient watches test
through red and green filters. According to shift of cross we can define value of
heterophoria. The distance from the middle cross to the first circle is 1 pD. The
same value has got distance of circles.
3.4.2. Worth’s test
It is a basic test has been developed in 1905. Symbols are observed from classical
testing distance. Patient sees green symbols in horizontal direction, red and white
symbols in vertical direction. Both eyes see green horizontal symbols, red symbol
up and white symbol down. Right eye with red filter sees upper red symbol and
lower symbol. Green symbols can’t see. Left eye with green filter
sees horizontal green symbols and lower original symbol. When we see lower
symbol with both eyes white, binocular vision is in balance. The disadvantage for
measuring heterophoria is a powerful fusion stimulus of white light, which
induces the ortho-position of the eyes. This is the reason why Worth’s test suitable
149
for testing motor-compensated heterophoria. It is mainly used for fast assessment
of binocular vision and determination of eye dominance. We find eye dominance
by lower white colour impression of symbol, which can have a red colour (for
dominance of the right eye) or green (for the dominance of the left eye), or the
colours may rotate and then it was a rivalry with simultaneous vision.
3.5. Tests using polarization
Tests use polarization of light to dissociate perceptions. The polarizer and
analyser are polarizing filters that have the ability to absorb part of the electric
component of light and let through some portion of the transmitted light that is
linearly polarized after passing through. The important thing is mutual rotation
axes of polarizing filters. If the axes are the same, the intensity of ray is
practically the same. If the axis of the polarizer and analyser perpendicular to each
other, the light will be absorbed and the intensity will be no.
POLATEST uses the principle of positive polarization. This means that the field
of Polatest isn't polarized, but the symbol is. We do this so that the axis of the
polarizer, which is inserted into the test frames are perpendicular to the axis of the
analyser in examination board. Symbols that have been overlooked by normal eye
after putting on polarizer filters are clear and legible. The patient sees a black
symbol on a light board. Axes of polarizer are in 135 and 46 degrees (for right and
left eye). Right eye sees horizontal section; left eye sees vertical section of test.
Negative polarization uses polarization of test background. It is seen that part of
the test, which is polarized in agreement with a filter which is inserted in the
frames
of the test. During the examination, it is necessary to check the exact rotation of
the polarizer and the analyser, they can develop distorted results.
POLA-test allows the determination of motor and sensory components of JBV
and their possible correction.
Prism
150
Prism is optical wedge, which consists of a base, top and two brittle surfaces. Two
refracting surface enclose a certain angle ω, which is opposite the base of the
prism. The ray passes through the two refracting surfaces and is refracted at an
angle δ = deviation. If the impact of ray is perpendicular to the first refracting
surface, we determine the effect of the wedge prism in dioptres. The optical
wedge with effect 1 pD resorted beam at a distance of 1 m by 1 cm. The ray
refracts toward base after passing to the second refracting surface.
Applying prism is not designed solely to obtain visual comfort at heterophorias,
but has wide application in orthoptic – measuring of deviation, detection of the
fusion, measure the width of the fusion, exercise positive and negative width
fusion and practising of normal binocular vision in space and more.
We can use Teler's lens for correction during examination. These lenses are from
glasses and they are included in the test set. The disadvantage is their thickness
and weight at higher prismatic values. Plastic prisms are from same wedges which
have got the same oriented base. His name is Wafers prism and his advantage is
the simple attachment to the spectacle frame. The newest type of prism is
Fresnel’s prisms. They are self-adhesive plastic films of small prisms close
together with same oriented base. Fresnel’s prisms can be glue to spectacle
frames, but may cause a decrease in visual acuity. During the examination it is
possible to use the prism border. A special case of prism is Herschl’s rotating dual
prism.
Dual prism can rotate opposite to each other and every of each has got 15 pD.
They can change strength from 0-30 pD.
Correction of small heterotrophia and heterophoria can be performed decentration
of spherical lens. Convex lens is a group of prisms with bases inside, concave lens
with bases outside. When we want to achieve a prismatic effect, it is necessary to
shift the centre of the optical lens is off-centre of the pupil. Decentration of
convex lens outwardly acts as a prism with base outside, the inside is as
decentration prism base inside. Decentration of concave lens inwardly acting as a
prism with base externally. Decentration externally acts as a prism with base
inside.
151
Methods of application wedge correction:
By method of MKH (Mess und Korrektionsmethodik nach Haase)
Method of MKH recommends correct every prism which we found out.
Maddox's criterion
He recommended correction by esophoria measured over 3 pD correct 50%, for
exophoria measured over 2 pD correct 60% of the measured correction.
Sheard's criterion
Antisense width of the fusion must be at least twice the values heterophoria, so as
to avoid asthenopia. If not, there is asthenopia and needs correcting heterophoria.
Percival's criterion
We correct difference between ½ greater width of the fusion and 1/3 smaller
width of the fusion.
Bibliography
1. CIHLÁŘOVÁ, M. Prizmatická korekce v praxi optometristy. Brno:
Masarykova univerzita, Lékařská fakulta, 2010. Vedoucí diplomové práce Mgr.
Petr Veselý, Dis.
2. HROMÁDKOVÁ, L. Šilhání. 2. vyd. Brno: Institut pro další vzdělávání
pracovníků ve zdravotnictví BRNO, 1995. 163 s. ISBN 80-7013-207-8.
3. VESELÝ, P. Využití polatestu v praxi optometristy. Brno: Masarykova
univerzita, Lékařská fakulta, 2007. Vedoucí diplomové práce MUDr. Šárka
Skorkovská CSc.
4. DIVIŠOVÁ, G. Strabismus. 2. vydání. Praha: AVICENUM, 1990. 312 s. ISBN
08-039-90.
152
5. KVAPILÍKOVÁ, K: Vyšetřování oka. 1. vydání. Brno: NCO NZO, 1995. 87s.
ISBN 80-7013-195-O.
6. RUTRLE, M. Binokulární korekce na polatestu. 1.vyd. Brno: Institut pro další
vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví v Brně, 2000. 115 s. ISBN 80-7013-302-3
7. RUTRLE, M. Brýlová optika. Brno: Institut pro vzdělávání pracovníků ve
zdravotnictví, 1993- 136 s. ISBN 80-7013-145
8. RUTRLE, M. Přístrojová optika. 1.vyd. Brno: Institut pro další vzdělávání
pracovníků ve zdravotnictví v Brně, 2000. 189 s. ISBN 80-7013-301-5.
9. AUTRATA, R. VANČUROVÁ, J. Nauka o zraku. 1. vyd. Brno : Institut pro
další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví v Brně, 2002. 226 s. ISBN 80-7013-
362-7.
10. PLUHÁČEK, F. Binokulární vyvážení – přednáška, katedra optiky PřF
Olomouc
153
10. DICHOPTICKÉ MASKOVÁNÍ PŘI UMĚLÉ
DEGRADACI FIXAČNÍHO OBRAZU
Dostálková, K. 1, 2
Vedení práce: M. Dostalek1,2
, J. Hejda3
, K. Fliegel4
, J. Hozman3
, R. Autrata5
1
Masarykova universita, Katedra optometrie a ortoptiky, Brno, Česká republika
2
BINOCULAR s.r.o., Centrum dětské oftalmologie, Litomyšl, Česká republikac
3
České vysoké učení technické v Praze, Fakulta biomedicínského inženýrství, Kladno,
Česká Republika
4
České vysoké učení technické v Praze, Fakulta elekrotechnická, Praha, Česká Republika
5
Masarykova universita, Fakultní nemocnice, Klinika dětské oftalmologie, Brno,
Česká republika
1. Úvod:
Dosud bylo publikováno jenom několik experimentů, které se zabývaly sílou fúze
v závislosti na uměle vyvolané relativní vergenční zátěži a ještě méně je známo o
vztahu kontrastu a snížení vysokých prostorových frekvencí vizuálního podnětu
na fúzní účinnost. Hlavním cílem naší studie proto bylo popsat vliv relativní
vergenční zátěže na prahové hodnoty pro dichoptické maskování představující
hypotetický objektivní korelát síly senzorické fúze. Dalším předmětem byla bližší
analýza vztahu mezi kontrastem a prostorovými frekvencemi fixačního obrazu a
jejich efektem na účinnost fúze.
Předem jsme si stanovili hypotézu: čím je fúzní mechanismus silnější, tím lépe
„ochrání“ méně kvalitní monokulární obraz před dichoptickou supresí [2, 3].
Fúzní účinnost jsme měřili objektivním způsobem. Základem pro toto měření byl
fyziologický mechanismus dichoptického maskování [1, 6]. Tento mechanismus
omezuje zpracování méně kvalitního monokulárního vjemu během binokulární
percepce. Snížení kvality si můžeme například představit jako snížení kontrastu
obrazu. Monokulární signál s normálním kontrastem pak brání (maskuje) vstup
nekvalitního obrazu s nižším kontrastem do vizuálního vědomí. Experimentání
měření bylo prováděno prostřednictvím detekce prahu dichoptického maskování
během monokulární prezentace sekvence obrazů s progresivním nárůstem
154
degradace před nedominantním okem a neměnného (maskovacího) obrazu před
dominantním okem [4].
Pro naši studii byly vytvořeny tři módy progresivní degradace experimentálního
obrazu (A, B, C), které byly postupně promítány na LCD monitory PC
haploskopu. Mód A představoval paralelní snižování kontrastu a vysokých
prostorových frekvencí, mód B izolované snížení kontrastu a mód C izolované
snižování vysokých prostorových frekvencí.
Jednotlivá měření byla rozdělena do dvou částí. V první části byla pacientovi
předkládána postupně se zvyšující relativní konvergenční, resp. divergenční zátěž.
V druhé části již následovalo vlastní měření prahu dichoptického maskování
nedominantního oka. Po překročení prahu byla aktivována monokulární suprese,
vyřazena fúze a vyšetřované oko proto opustilo vynucenou vergenční pozici, do
které bylo v první fázi měření dovedeno vergenční zátěží. Dosažení supresního
prahu a prolomení binokulární fúze je indikováno právě prostřednictvím
“opuštění” vynucené vergenční pozice.
2. Materiály a metody:
Všechna jednotlivá měření byla prováděna na prototypovém PC haploskopu
(užitný vzor registrovaný Úřadem průmyslového vlastnictví ČR) (obrázek 1).
Dva totožné 22“ LCD monitory Samsung E2220N a planární rovinná zrcadla
v optické kvalitě jsou připojena na dvě nezávisle otočná ramena a představují
stimulační část zařízení. Obraz, který je promítán na LCD monitor, se nachází ve
skutečné vzdálenosti 0,4 m od očí pozorovatele. Tato vzdálenost je pomocí dvou
+2,0 D konvexních čoček převedena na optické nekonečno.
Řídící část PC haploskopu je založena na standartním počítači (s operačním
systémem Windows XP). Řídící software byl vytvořen a odladěn výhradně pro
daný experiment.
Videometrická část PC haploskopu se skládá z monochromatické digitální kamery
Prosilica GC750 CMOS, prototypové fotorefrakční předsádky vybavené čtyřmi
NIR LED 530E850C diodami (maximum vyzářené energie na vlnové délce 850
nm) a dichroického („hot“) zrcadla. Live video je použito pouze pro monitorování
správné polohy očí vůči optické soustavě přístroje. K udržení správné polohy očí
během celého experimentu slouží také opěrka brady a čela.
155
Obrázek 1:
Prototypový PC haploskop
(1) stimulační monitor
(2) planární zrcadlo
(3) konvexní čočky
(4) boční štít
(5) přední štít
(6) monochromatická CMOS kamera
(7) ruční zoom a zaměřovací čočky
(8) excentrický fotorefrakční štít
(9) dvobarevné zrcadlo
(10) kontrolní monitor
(11) opěrka hlavy
(12) opěrka brady
Pro měření prahu dichoptického maskování jsme používali tři série
experimentálních obrazů. Každá série obsahovala vždy 24 progresivně
degradovaných obrazů. Uměle jsme vytvořili tři módy (A, B, C) degradace
experimentálních obrazů, které se lišily ve snížení určitého „vodítka“ pro
binokulární fúzi: paralelní snížení kontrastu a vysokých prostorových frekvencí
v módu A, izolované snížení kontrastu v módu B a izolovaný pokles vysokých
prostorových frekvencí v módu C (obrázek 2). Zorný úhel experimentálních
obrazů byl 70 x 62 stupňů.
Jednotlivé série degradovaných obrazů byly vytvořeny pomocí postupných úprav
v nastavení obrazových transformačních filtrů. Příslušné nastavení
transformačních filtrů vycházelo ze spektrálních koeficientů získaných
dvoudimenzionální diskrétní Fourierovou transformací (2D FT) vstupního obrazu.
Změna parametrů filtrů nám umožnila získat tři výše popsané série rozdílně
degradovaných obrazů.
156
Obrázek 2: Jednotlivé módy progresivně degradovaných sérií stimulačních obrazů
a) paralelní snížení kontrastu a vysokých prostorových frekvencí (mód A)
b) izolované snížení kontrastu (mód B)
157
c) izolované snižování vysokých prostorových frekvencí (mód C)
Každé jednotlivé měření začínalo neutralizací pacientovy heteroforie pootočením
ramen haploskopu do forického úhlu vyšetřované osoby, který byl manifestován
pomocí umístění disociačního prizmatu (4 PD bazí dolů) před jedno oko
(nejčastěji levé oko). Samotné experimentální měření mělo dvě fáze. Před detekcí
prahu dichoptického maskování (druhá fáze) byla nejprve vytvořena relativní
vergenční zátěž (první fáze).
Vždy působily různé úrovně (hodnoty) relativní vergenční zátěže (resp. 4, 8, 12,
16 PD konvergence a 3, 6, 9, 12 PD divergence). Vergenční zátěž byla zvyšována
postupně prostřednictvím symetrického posunu obrazů na LCD monitoru každou
jednu sekundu (resp. jedno „navýšení“ relativní vergenční zátěže vždy znamenalo
2 PD u konvergence a 1,5 PD u divergence). Takto se vergenční zátěž postupně
zvyšovala, až dosáhla požadované hodnoty pro konkrétní jednotlivé měření.
Následně byla nedominantnímu (vyšetřovanému) oku předložena série
progresivně degradovaných obrazů. Degradované obrazy s narůstající mírou
degradace byly zaměňovány každou jednu sekundu. Jakmile degradace obrazu
dosáhla prahu dichoptického maskování, došlo k aktivaci monokulární suprese
nedominantního oka, fúze byla přerušena a oko nemohlo setrvat ve vynucené
158
vergenční pozici a opustilo ji. Právě tento moment opuštění vynucené vergenční
polohy byl pacientem vnímán jako vyjetí červené rysky (obrázek 3b) z fialového
boxu, jehož velikost byla 1,5 stupně zorného úhlu (obrázek 3a). Pacientovým
úkolem bylo v tomto okamžiku kliknout na tlačítko myši. Pro stimulaci vizuální
pozornosti vyšetřované osoby opouštěla referenční box během každého
jednotlivého měření (z celkových 24) náhodně pouze jedna ze tří rysek.
Obrázek 3: Experimentální obrazy, které byly současně prezentovány na dvou
stimulačních LCD monitorech
a) dominantní oko (nedegradovaný obraz se třemi fialovými boxy a dvěmi
červenými ryskami)
b) nedominantní oko (degradovaný obraz s jednou červenou ryskou)
Hodnota prahu dichoptického maskování byla vyjadřována v jednotkách FZT
odvozených od progrese difuzních vlastností Bangerterových filtrů klinicky
používaných pro fúzní zakrávací test (FZT) (metodika chráněna užitným vzorem
registrovaným Úřadem průmyslového vlastnictví ČR).
159
Pořadí jednotlivých měření bylo náhodné (náhodně se střídaly jednotlivé módy
degradace obrazu i předkládaná relativní vergenční zátěž). Pro každý subjekt bylo
pořadí jednotlivých měření generováno individuálně počítačem.
Každý z 14 oftalmologicky zdravých pacientů (7 mužů a 7 žen, průměrný věk 21
let, nejstaršímu pacientovi bylo 27 let a nejmladšímu pacientovi 17 let) provedl 24
jednotlivých měření prahu dichoptického maskování (8 relativních vergenčních
zátěží při 3 módech degradace). Do naší studie byli zařazeni jak pacienti bez
refrakční vady, tak i pacienti s refrakční vadou (hodnoty myopie do =3,0 D,
hypermetropie do +1,0 D a astigmatismu do ±1,0 D). Pacienti s refrakční vadou
měli po celou dobu měření nasazenou svoji optimální korekci. Před provedením
celé experimentální procedury byli všichni pacienti plně informováni a podepsali
informované souhlasy.
3. Výsledky:
Průměrné hodnoty prahu dichoptického maskování pro jednotlivé módy
degradace a jednotlivé hodnoty relativní vergenční zátěže shrnuje tabulka 1 a graf
1.
Tabulka 1: Průměrné hodnoty prahu dichoptického maskování ve vztahu
k předem vyvolané relativní vergenční zátěži a danému módu
degradace obrazu
Divergence [FZT] Konvergence [FZT]
velká malá malá velká
(12 a 9 PD) (6 a 3 PD) (4 a 8 PD) (12 a 16 PD)
mód A 2,17 4,61 3,99 2,18
mód B 1,86 4,65 3,87 2,59
mód C 1,98 3,87 3,63 1,94
Graf 1: Průměrné hodnoty prahu dichoptického maskování ve vztahu k předem
vyvolané relativní vergenční zátěži a danému módu degradace obrazu
(malá konvergence - 4 PD a 8 PD, velká konvergence - 12 PD a 16 PD,
malá divergence - 3 PD a 6 PD, velká divergence - 9 PD a 12 PD)
160
Statistické zpracování naměřených dat nebylo provedeno pro malý počet
proměřených subjektů v rámci pilotní studie.
4. Diskuze a závěr:
Během našich experimentů jsme dokumentovali postupné snížování prahu
dichoptického maskování v závislosti na postupném nárůstu relativní
konvergenční, resp. divergenční zátěže. Průměrná hodnota prahů dichoptického
maskování je více snižována uměle vytvořenou relativní konvergenční zátěží než
ekvivalentním stupněm relativní divergenční zátěže. Rozdíly v prazích
dichoptického maskování jsme shledali v použití daného módu degradace obrazu.
Hodnoty prahu se vždy odvíjely od použitého módu degradace obrazu (graf 1).
Výsledky našeho měření jsou v souladu s výsledky získanými z předchozích
pilotních studií [4, 5]. Povrdily fakt, že se zvyšující se relativní vergenční zátěží
dochází ke snížení prahu dichoptického maskování pro daný typ degradace.
Experimentální měření také povrdilo naši vstupní hypotézu [2, 3]: čím byl
binokulární fúzní mechanismus silnější (tj. méně zatížen relativní vergencí), tím
lépe „ochráníl“ méně kvalitní monokulární obraz před dichoptickou supresí.
Dále jsme se také pokusili analyzovat vztah mezi umělým degradačním módem a
prahem dichoptického maskování (resp. jak zvolený degradační mod ovlivňuje
prahové hodnoty dichoptického maskování). Dospěli jsme k závěru, že izolované
snížení kontrastu v experimentálních obrazech v módu B nemělo stejný účinek na
sílu senzorické fúze jako izolované snížení vysokých prostorových frekvencí
(mód C). Zatímco úrovně maskovacího prahu získané během měření při módu B
odpovídaly výsledkům měření získaných při módu A, úroveň maskovacího prahu
161
získané během měření při módu C byly u všech vergenčních zátěží soustavně
nižší. Tyto výsledky doložily, že ubývání vysokých frekvencí ve vnímaném
obraze (např. při nedostatečně korigované refrakční vadě) významně handicapuje
fúzní mechanismus nezávisle na velikosti forické nerovnováhy.
Mód A (paralelní snížování kontrastu a vysokých prostorových frekvencí) byl
navržen tak, aby napodobil degradaci retinálního obrazu u nekorigované
ametropie nebo při použití difuzních filtrů. Výsledky našich měření nám proto
mohou sloužit i jako referenční standard pro „naturální“ degradaci (obrazy v
módu A).
Snížení úrovně supresního prahu dichoptikého maskování v módu C, by mohlo
být vodítkem pro optimalizaci antisupresních terapeutických postupů založených
na cíleném zdůraznění vyšších prostorových frekvencí.
Souhrnně můžeme říci, že relativní vergenční (konvergenční i divergenční) zátěž
a mód umělé degradace fixačního obrazu významně ovlivňují účinnost
binokulární fúze během stimulace ve virtuálním prostoru.
4. Literatura:
1. Abadi RV. Introduction masking: a study of some inhibitory interations during
dichoptic viewing. Vision Res 1976;16:269-275.
2. Dostálek M., Betlachová P., Autrata R. Dichoptic contrast masking during
relative convergence training. Transaction of the 35th European Strabismological
Association
(ESA) Meeting, Haugen OH (ed.). ESA, Bergen 2013:149 – 152
3. Dostálek M., Petriščakova M. [Sensorial fusion] (česky). Folia strabologica et
neuroophthalmologica 2008; 9(Suppl.1): 28-36.
4. Dostalek M., Petriščakova M., Dušek J. [The power of the sensorial fusion in
the relation to the relative vergence. Pilot methodological study] (česky). Folia
strabologica et neuroophthalmologica 2009;10(Suppl.1):64-68.
5. Dostalek M., Duchackova M., Hejda J., Fliegel K., Lukes T., Hozman J.,
Autrata R.: Efficiency of binocular fusion under relative vergence stress in:
Haugen, O.H. (ed.): 36th
Meeting of the European Strabismological
Assocciation, ESA,
Bergen, 2014, 287-290
6. Harrad R. Psychophysic of suppression. Eye 1996;10:270-273
162
DICHOPTIC MASKING DURING ARTIFICIAL
DEGRADATION OF FIXATION IMAGE
Dostálková, K. 1, 2
Tutors: M. Dostalek1,2
, J. Hejda3
, K. Fliegel4
, J. Hozman3
, R. Autrata5
1
Masaryk's university, Medical Faculty, Department of Optometry and Ortoptics, Brno,
Czech Republic
2
BINOCULAR s.r.o., Center of Paediatric Ophthalmology, Litomysl, Czech Republic
3
Czech Technical University in Prague, Faculty of Biomedical Engineering, Kladno, Czech
Republic
4
Czech Technical University in Prague, Faculty of Electrical Engineering, Prague, Czech
Republic
5
Masaryk´s University, University Hospital, Department of Paediatric Ophthalmology, Brno,
Czech Republic
1. Introduction:
There are only a few experimental findings about the power of fusion in relation
to artificially induced vergence stress and even less is known about the impact of
contrast vs. high spatial frequencies decay on fusion efficiency. The main target of
our study was to define the effect of relative vergence stress in the relation to the
dichoptic masking treshold as s hypothetic objective correlate of fusion efficiency.
The next target was to analyze the relation between fixation images contrast and
spatial frequencies and their effects on fusion efficiency.
First, we determined our hypothesis: more efficient fusion succeeds to protect less
quality monocular image from dichoptic suppression [2, 3]. We measured the
fusion efficiency objectively. The base of the measurement was the physiological
mechanism called dichoptic masking [1, 6]. This mechanism reduces processing
of less quality monocular input during the binocular perception. For example
lower contrast represents devaluation of the image. Then monocular signal with
normal contrast defends (masks) the input of bad quality with lower contrast to
the visual consciousness.
163
Experimental measurements in this study were performed via the detection of
threshold level during monocular presentation of the sequence of progressively
degraded images before non-dominant eye and unchangeable (masking) image
before dominant eye [4].
For our study, three special modes of progressively degradated images (A, B, C)
were created. The images of these modes were presented gradually on the LCD
monitors of PC haploscope. Mode A represented parallel detraction of contrast
and high spatial frequencies, mode B represented isolated detraction of contrast
and mode C represented isolated detraction of high spatial frequencies.
Each measumerents were divided into two parts. In the first part, gradually
increasing relative convergence or divergence was submitted to the subject, eye
was lead to the forced vergent position. In the second part, we measured the
treshold of dichoptic masking of non-dominant eye. Monocular suppression was
activated at the moment of treshold, the fusion was inactivated and the
investigated eye left its forced vergent position. The reaching of the threshold
level and breakage of binocular fusion were indicated by leaving off the forced
vergent position.
2. Material and methods:
Every particular measurements were obtained with custom-made PC haploscope
(the utility model registered by the Industrial Property Office of the Czech
Republic)
(figure 1).
The two identical 22“ LCD monitors Samsung E2220N and first surface planar
mirrors attached to two pivoted arms represent stimulation part of the device. The
image projected on the LCD monitor in the real distance of 0,4 m from subjects´
eyes is converted to the optical infinity by interposed +2,0 D convex lenses.
The controlling part of the PC-haploscope is based on standard PC (with
Windows XP operation system). The custom-made controlling software was
created for the experiment.
The videometric part of the PC haploscope consists of monochromatic digital
camera Prosilica GC750 CMOS, custom photorefraction shield equipped with
four NIR LED 530E850C (maximum radiated power at 850 nm) and dichroic
164
(„hot“) mirror. In this experiment, the live video was used only for monitoring of
the correct eyes‘ position to the optical system of the device. The correct
eyes´position is also stabilised by placing subject´s head in the headrest and chin
in the chinrest.
Figure 1:
Custom-made PC-haploscope
(1) stimulation monitor
(2) first surface mirror
(3) convex lens
(4) lateral shield
(5) front shield
(6) monochromatic CMOS camera
(7) manual zoom & focus lens
(8) eccentric photorefraction shield
(9) dichroic mirror
(10) controlling monitor
(11) headrest
(12) chinrest
For the dichoptic masking threshold´s measurements we have used three series of
experimental images. Each series contains 24 progrssively degradated images. We
have artificially created three modes (A, B, C) of degraded experimental images
differing in detracted clue for binocular fusion: parallel detraction of contrast and
high spatial frequencies in mode A, isolated lowering of contrast in mode B and
isolated decrease of high spatial frequencies in mode C (Figure 2). Angular
subtense of all experimental images was 70 x 62 degrees.
The series of degraded images were created by sequential changes in the
parameters of image transformation filters. Particular set-up of the transformation
filters was based on the spectral coefficients obtained by two-dimensional discrete
Fourier transform (2D DFT) of the original input image. Changing the filter
parameters allowed us to obtain three series of differently degraded images.
165
Figure 2: Modes of progressively degradated series of the stimulating images
a) parallel detraction of contrast and high spatial frequencies (mode A)
b) isolated detraction of contrast (mode B)
166
c) isolated detraction fo high spatial frequencies (mode C)
Each particular measurement started with neutralisation of the subject´s phoria by
rotating of haploscope arm to the subject´s phoric angle which was manifested by
placing a dissociative prism (4 PD base down) in front of one eye (most often left
eye). Experimental measurement was divided into two parts. Prior to detection of
the dichoptic suppressive threshold (second part) the relative vergence stress was
elicited (first part). The various levels of the relative vergence stress were exerted
(4, 8, 12, 16 PD of convergence, 3, 6, 9, 12 PD of divergence respectively). The
relative vergence stress was increased gradually by symmetric shifting of images
on LCD monitors every 1 sec (single step was 2.5 PD of convergence and 1.25
PD of divergence, respectively).
167
Relative vergence stress was gradually increased until it reached the desired
relative vergence level for a particular measurement. Subsequently, progressively
degraded image series was presented to the non-dominant (investigated) eye. The
gradually degraded images were interchanged every 1 second. When the
degadation has exceeded the threshold, monocular suppression on non-dominated
eye was activated, fusion was broken and the eye could not remain in forced
vergent position and left it. The moment of leaving the forced vergent position
was indicated by the subject as a red gauge (figure 3b) running off the one of
three purple boxes (angular subtense of each purple box was 1,5 degrees) (figure
3a). The subject´s target was to clic on the mouse button at this moment.
Stimulating visual attention of the subject, ramdomly only one red gauge left the
reference purple box during each measurement (out of 24).
Figure 3: Experimental images presented simultaneously in two stimulation LCD
monitors
a) dominant eye (non-degradated image with three purple boxes and two red
gauges)
b) non-dominant eye (degradated image with one red gauge)
168
Dichoptic masking treshold was expressed in units FZT derived from progression
of diffusion properties of Bangerter filters used clinically for fusion cover test
(FCT) (methodology registered by the Industrial Property Office of the Czech
Republic).
The order of the measurements was random (modes of image degradation and
presented relative vergence stress changed randomly). For each subject, the order
of particular measurement was individually computer-generated.
Each of 14 ophthalmologically healthy experimental subjects (7 men, 7 women,
average age 21 years, the oldes one was 27 years, the youngest one was 17 years)
performed 24 particular threshold measurements (8 relative vergence stress levels
x 3 modes of degradation). Subjects without and also with the refractive error
were measured in our study (myopia < =3,0 D, hypermetropia < +1,0 D and
astigmatism < ±1,0 D). Subjects with refractive error have worn their optimal
spectacle correction during the entire measurement time. All experimental
subjects were informed and signed the informed consent prior to the experimental
procedure.
3. Results:
Average value of dichoptic masking treshold for each degradation mode and each
relative vergence stress summarize table 1 and graph 1.
Table 1: Average value of dichoptic masking threshold in relation to preloaded
relative vergence stress and the mode of image degradation
Divergence [FZT] Convergence [FZT]
high level low level low level high level
(12 and 9 PD) (6 and 3 PD) (4 and 8 PD) (12 and 16 PD)
mode A 2,17 4,61 3,99 2,18
mode B 1,86 4,65 3,87 2,59
mode C 1,98 3,87 3,63 1,94
Graph 1: Average value of dichoptic masking threshold in relation to preloaded
relative vergence stress and the mode of image degradation (low level
of convergence – 4 PD and 8 PD, high level of convergence – 12 PD
169
and 16 PD, low level of divergence 3 PD and 6 PD, high level of
divergence – 9 PD and 12 PD)
Statistical data processing was not performed due to the small number of subjects
in this pilot study.
4. Discussion and conclusions:
During our experiments we have documented progressive decrease of the
dichoptic masking thresholds in relation to the increase of relative vergence stress.
Average value of dichoptic masking tresholds is more decreased via the
artificially exerted relative convergence stress than equivalent degree of relative
divergence stress. We have found the differences in thresholds in using various
modes of image degradation. The treshold levels were related to used image
degradation mode too(graph 1).
Results of our measurements match the results of the previous pilot studies [4, 5].
They confirmed the fact that increase of relative vergence stress causes decrease
of the threshold for a given type of degradation .
Experimental measurements also confirmed our hypothesis [2, 3] that more
powerful binocular fusion (less stressed by the preloaded vergence) succeeds to
protect less quality image from monocular suppression.
Furthermore, we also tried to analyze the relation between the mode of artificial
degradation and treshold of dichoptic masking (i. e. how selected mode influences
the treshold levels).
170
We concluded that isolated detraction of contrast in experiments in mode B was
not of the same value as the isolated detraction of high spatial frequencies (mode
C). Whereas the threshold levels gained during mode B parallels the results of
measurements with mode A, the treshold levels gained during measurements in
mode C were consistently lower in all levels of relative vergence stress. These
results demonstrated that detraction of high spatial frequencies in perceived image
(for example produced by inadequately corrected refractive error) significantly
handicaps the fusion independently of the magnitude of phoric imbalance.
Mode A (parallel detraction of contrast and high spatial frequencies) was created
to imitate degradation of retinal images by uncorrected ametropia or due to diffuse
filters. Results of our measurements then could serve as the reference standard for
„natural“ image degradation.
The lower levels of suppressive thresholds of mode C images could be promising
for optimization of antisuppresive therapeutical procedures based on accentuation
of high spatial frequencies.
In summary we can conclude that relative vergence stress (convergence as well as
divergence) and the mode of fixation image’s artificial deterioration affect
significantly the binocular fusion efficiency during stimulation in the virtual
space.
4. References:
1. Abadi RV. Introduction masking: a study of some inhibitory interations during
dichoptic viewing. Vision Res 1976;16:269-275.
2. Dostálek M., Betlachová P., Autrata R. Dichoptic contrast masking during
relative convergence training. Transaction of the 35th European
Strabismological Association (ESA) Meeting, Haugen OH (ed.). ESA, Bergen
2013:149 – 152
3. Dostálek M., Petriščakova M. [Sensorial fusion] (in Czech). Folia strabologica
et neuroophthalmologica 2008;9(Suppl.1): 28-36.
4. Dostalek M., Petriščakova M., Dušek J. [The power of the sensorial fusion in
the relation to the relative vergence. Pilot methodological study] (in Czech).
Folia strabologica et neuroophthalmologica 2009;10(Suppl.1):64-68.
5. Dostalek M., Duchackova M., Hejda J., Fliegel K., Lukes T., Hozman J.,
171
Autrata R.: Efficiency of binocular fusion under relative vergence stress in:
Haugen, O.H. (ed.): 36th
Meeting of the European Strabismological
Assocciation, ESA, Bergen, 2014, 287-290.
6. Harrad R. Psychophysic of suppression. Eye 1996;10:270-273.
172
7. SPORTS VISION TRAINER
Bc. Lucie Russnáková
Vedoucí práce: Mgr. Petr Kříž
Katedra optometrie a ortoptiky, LF Brno
Sportovní situace v České republice
Česká republika měla v září roku 2013 oficiálně 10 513 834 lidí. Česká republika
je v počtu obyvatel 81. na světě. Ale mnoho Čechů se věnuje sportu. Například na
Olympijských hrách v roce 2014 v Soči jsme získali 8 medailí a tím jsme se stali
15. nejúspěšnější zemí. Stejně tak v roce 2012 v Londýně získala česká
olympijská výprava medailí deset a skončila tak na 19. místě v pořadí úspěšnosti.
Známý fakt je, že pokud se chce člověk ve sportu zlepšovat, musí trénovat a
cvičit. Pokud by někdo chtěl být nejlepším basketbalistou, musí trénovat hod na
koš, běhání a také musí chodit do tělocvičny posilovat. Talent je samozřejmě také
důležitý. Ale samozřejmě jsou sportovní výkony ovlivněny nejen cvičením a
talentem. Vidění je součást sportovního výkonu stejně jako fyzické aspekty. V
České republice je však tato složka sportovního výkonu opomíjena. V USA však
pozornost věnovaná zraku sportovců stoupá.
Principem sportovní optometrie je měření a korekce refrakčních vad s důrazem na
prostorové a periferní vidění. Binokulární vidění a jeho korekce je důležitá. Lze
ho také cvičit pomocí speciálních cviků. Měření binokulárního vidění zahrnuje
měření heterofórií a jejich korekci a zahrnuje také další testy na zjištění
akomodačních a konvergenčních rezerv a poměrů. Můžeme trénovat náš vizuálněmotorický
systém stejně jako koordinaci oko-ruka. Jeden z přístrojů, které měří a
trénují zmíněné aspekty vidění je SVTTM (Sports vision trainer). Tento přístroj
není jediný, ale je jedním z nejznámějších.
Sport vision trainer: koordinace oko-ruka
173
Sports vision trainer byl vyvinut Sports Vision Pty Ltd. Tato společnost je známá
jako vývojář přístrojů pro sportovní optometrii a je divizí the New South Wales
Institue of Sports – a nejznámější agentura v Austrálii. SVT bylo vynalézáno po 3
roky pro sportovce ale také nesportovce tak aby zlepšovali svoje schopnosti. Ale
je to multifunkcionální přístroj, který může být použit jako k trénování tak k
diagnostice kvality vidění hlavně koordinace oko- ruka. Také lze tento přístroj
použít k různým výzkumům.
Hardware
Hardware tohoto velmi zajímavého přístroje sloužící pro sportovní optometrii
sestává z tabule, na které jsou LED světla. Na začátku byla tato světla bílá, dnes
už se vyrábí tak, že mohou být vícebarevná. Každé LED světlo je obklopeno
kruhem, který je vlastně detektorem. Tento senzor je 8 centimetrů vysoký a 8
centimetrů široký. SVT má dvě verze – s 32 světly a 80 světly. Ten větší s
osmdesáti světly je 1,25 metrů široký a stejně vysoký. Váží patnáct kilogramů.
Tato verze je ideální pro kompletní měření. Menší verze s 32 světly má kufřík pro
lepší přenášení. Dohromady s kufříkem váží 40 kg. Rozměry jsou potom 135x60
cm. SVT s 32 světly je opravdu lehce přenosný. Může být použit například i před
zápasem v kabině.
Software
Software SVT tvoří program, který může být nainstalován na obyčejném
notebooku, na kterém je jako operační systém Windows. Manuál pro vlastníky je
dostupný také online. V SVT je několik programů k analýze a trénování
sportovních dovedností. Uživatel si také může vytvořit vlastní program.
Existují dva základní módy, které se liší zejména tím, že v jednom se nové světlo
rozsvítí až po té, co dané tlačítko vyšetřovaný zmáčkne a u druhého se rozsvítí
automaticky po určité době bez potřeby stisknout tlačítko předchozí.
Proč SVT
Na začátku tohoto článku bylo napsáno, že kromě SVT existuj i jiné trenažéry.
Proč tedy zrovna SVT? SVT je přístupné v České republice a to v The Vision
174
Care Institute v Praze. Tímto bych chtěla poděkovat zaměstnancům The Vision
Care Institute za ochotu a za to, že nás nechali, abychom tento přístroj mohli
použít.
Sport situation in the Czech Republic
The Czech Republic had official 10 513 834 people in 30. 9. 2013. This state is
81th state by population. But there is many people who do some sport. For
example in the last winter Olympic Games 2014 in Sochi we reached 8 medal and
we were 15th best country of the world and in the last summer Olympic Games
2012 London Czech republic get 10 medals and finished on 19th place on the
rating.
Zdroje:
Český statistický úřad, Pohyb obyvatelstva, dostupné z:
http://www.czso.cz/csu/csu.nsf/informace/coby121213.docx, 2014
Wikipedie, Seznam států světa podle počtu obyvatel, dostupné z:
http://cs.wikipedia.org/wiki/Seznam_st%C3%A1t%C5%AF_sv%C4%9Bta_podle
_po%C4%8Dtu_obyvatel, 2014
Sports Vision, dostupné z: http://www.sportsvision.com.au/svt/, 2014
175
SPORTS VISION TRAINER
Bc. Lucie Russnáková
Supervisor: Mgr. Pavel Kříž
Department of optometry and orthoptics, LF Brno
People knows that if you want to be best in some sport you have to do exercise. If
you want to be the best basketball player you have to train shooting at basket, run
and go to gym and also you must be talented. But there is more aspects than talent
and fitness level. Vision is the really important part of sport success. But in the
Czech Republic we often forget it, but in the USA for example sports optometry
becomes a really great part of optometry itself.
The principle of sport optometry is to measure and correct refractive errors with
emphasis on peripheral vision. Binocular vision and its correction and training is
important part too. Binocular vision measure include measurement of heterophrias
and its correction if its need and other test for example accommodation and
convergence reserves. We can train our visual-motor assessment and for training
eye-hand coordination was invited some trainers for sports vision. One of the
most known is the SVTTM (Sports vision trainer).
Sport vision trainer: eye-hand coordination trainer
Sports vision trainer was invited by Sports Vision Pty Ltd. This company if
recognized as provider of sports vision training divices to the New South Wales
Institute of Sports – a leading agency in Australia. SVT was researches for over 3
years for athletes and other people to provide their skills. But it is multifunctional
and it also can be used to diagnostic quality of vision especially eye-hand
176
coordination too. Also researches can be done on this trainer. This device is
patented.
Hardware
Hardware of this really interesting instrument of sports optometry consist of table
on which are buttons with LED lights. In the beginning LED lights was one
colored. Now from 2012 SVT has multicolored LED lights. Every one Led light is
surrounded by circle which is detector. This sensor pad is 8 centimeter high and 8
centimeter wide. There is two versions of SVT – one has 32 sensor pads and lights
too and one has 80. The bigger one dimensions (which has 80 lights) are 1,25
meters in length by 1,25 meters in height and weighs 15 kilograms. This is ideal
for adjustment for height and allow complete measurement. The smallest one with
32 lights has case for easier move. The cast and the instrument has together 40
kilograms and dimens are 135 cm and 60 cm. This SVT – 32 Light system is truly
portable and it can be used for example before a game in the dressing room.
Software
Software of SVT is a program which can be install on normal laptop with
Windows. Manual is for owners of this great trainer is online too. There is many
programs to analyze and train sport abilities. User can also create his own new
program. There are some mode which contains individual programs.
Proaction mode mimics motor skill environment and is a movement that is
initiated by the individual. When a light is get on, the person hits the light, the
quicker it is hit the quicker the next light is illuminated. You can test reaction on
400 lights because every of 80 lights can be programmed to come on 5 times.
Reaction mode mimics an open motor skill environment. It is movement that
occurs in response to another action been initiated. In reaction mode the reaction
time is set by examiner because every light become on for example 1 seconds
after the previous. And if the persons is good and can hit for example 80% the
reaction times comes to be less time. You can you preset drills or you can use
your own sequence.
177
Reactive random more is similar to reaction mode but the user can select a range
of reaction times. How researches are done developers of SVT creates new
programs to improve SVT.
Why SVT
At the top of this article was written that SVT isn't the one trainer for sport vision,
so you can ask why SVT. The reason is simple – only two sport vision trainers are
in the Czech Republic. One is in optics in Kroměříž. Which has original system
who was developed by one Czech programmer. The other one is SVT and this
device is in The vision care institute of Johnson & Johnson in Prague.
The vision care institute
This institute is the organization who help optometrist to be better, to learn new
things. Also they want to patients or clients be happier with optometrist works.
The vision care institute offers many
courses for optics, optometrist and contactologist. On this courses participants can
often use equipment of this center. The center include modernly equipped exam
rooms with foropters, slit lamps, LCD optotypes etc. How this institute wants to
have the best equipment for optometrists, they have also SVT. And we want to
say thanks to very nice people from this center to be here and use SVT for our
research.
References:
Český statistický úřad, Pohyb obyvatelstva, dostupné z:
http://www.czso.cz/csu/csu.nsf/informace/coby121213.docx, 2014
Wikipedie, Seznam států světa podle počtu obyvatel, dostupné z:
http://cs.wikipedia.org/wiki/Seznam_st%C3%A1t%C5%AF_sv%C4%9Bta_podle
_po%C4%8Dtu_obyvatel, 2014
Sports Vision, dostupné z: http://www.sportsvision.com.au/svt/, 2014
178
11. KOMPARACE KOREKCE REFRAKČNÍCH VAD
BRÝLOVOU A KONTAKTNÍ ČOČKOU Z
HLEDISKA BRÝLOVÉ A GEOMETRICKÉ OPTIKY
Bc. Emese Nagyová
Vedoucí práce: Mgr. Pavel Kříž
Katedra optometrie a ortoptiky, LF MU, Brno
1. Úvod
Cílem této přednášky je porovnat dvě základní korekční pomůcky pro
korekci refrakčních vad - brýlové čočky a kontaktní čočky. Vysvětlíme jejich
různé vlivy na vidění z hlediska brýlové a geometrické optiky. Nelze však
jednoznačně určit vhodnost pouze jedné varianty pro daný typ ametropie. Obě
varianty mají odlišnou strukturu a vzdálenost od oka. Z toho plyne, že jejich
optický účinek se projevuje u každé refrakční vady jinak. Rozdíly se objevují
například ve velikosti sítnicového obrazu, ve stupni vynaložené akomodace do
blízka, ale také ve velikosti zorného pole.
2. Refrakce oka a refrakční vady
2.1. Refrakce oka
Refrakce neboli lom světla je způsobena tím, že se změní směr a rychlost
šíření lomeného paprsku při vstupu z jednoho prostředí do druhého. Povrch, přes
který paprsek prochází, označujeme jako lámavou plochu. [1]
Do oka dopadající paprsek prochází několika lámavými plochami, z nichž
největší vliv na lom paprsku má rohovka a oční čočka. Pod pojmem refrakce oka
se rozumí vztah mezi optickou mohutností optického prostředí oka a délkou
očního bulbu. V případě, že délka oka a lomivost rohovky a čočky jsou
v optimálním poměru, oko je označováno jako emetropické. Paralelně přicházející
paprsky optickou osou po lomu optické soustavy očí v akomodačním klidu se
179
protnou na sítnici v obrazovém ohnisku a vzniká ostrý obraz nekonečně
vzdáleného předmětu. [8] Pokud je tento poměr porušen, paprsky nedopadají na
sítnici při akomodačním klidu a výsledný obraz vznikne před nebo za ní. Tento
stav se nazývá ametropie. [2]
Ametropii je možné rozdělit do dvou různých skupin:
- sférické ametropie - u tohoto typu refrakčních vad, jak i název napovídá, je
charakteristická sféricita lámavých ploch. Přítomnou vadu může způsobit
nesprávná axiální délka oka (axiální ametropie), nevhodné zakřivení
(křivostní ametropie - radiusová) nebo i nesprávný index lomu optických
ploch (indexová ametropie.) Do této skupiny patří myopie (krátkozrakost) a
hypermetropie (dalekozrakost).
- asférické ametropie – u této vady lomivé plochy rohovky a čočky nejsou
sférické, ale asférické. Tento stav se označuje jako astigmatizmus. [3, 4]
2.2. Sférické ametropie
2.2.1. Myopie
Je to sférická refrakční vada, u které obrazové ohnisko v akomodačním klidu
vzniká před sítnici oka. Daleký bod (R) se u krátkozrakého oka nachází v konečné
vzdálenosti před bulbem (aR < 0). Z toho plyne, že axiální refrakce bude záporná
podle znaménkové konvence: AR < 0 (D). (Obr. č. 1.) Předměty, které se nacházejí
v prostoru za dalekým bodem oka, jsou rozmazané. [8]
Obr. č.1. Myopické oko bez korekce
2.2.2. Hypermetropie
Hypermetropie neboli dalekozrakost je refrakční vada, u níž rovnoběžně
s optickou osou dopadající paprsky v akomodačním klidu vytvářejí obrazové
ohnisko za sítnicí. Vzniklý obraz je zamlžený a nezřetelný. [3] Daleký bod (R) se
180
u této vady nachází v konečné vzdálenosti za okem (aR > 0). To znamená, že
axiální refrakce bude mít kladné znaménko: AR > 0 (D).
Obr. č.2. Hypermetropické oko bez korekce
2.3.
Asférické ametropie
2.3.1. Astigmatizmus
Astigmatizmus je asférická refrakční vada. Sférické refrakční vady (myopie,
hypermetropie) se vyznačují tím, že zakřivení optických ploch oka jsou
pravidelné, takže paralelně dopadající paprsky vytvářejí jedno ohnisko před nebo
za sítnicí. Lomivost systému v každém meridiánu je stejná. [5, 6]
Přes astigmatickou plochu procházející paprsky však nevytvářejí jedno
ohnisko, ale dvě ohniskové linie (fokály). [7] Je to způsobeno asféricitou plochy
optických médií oka (rohovka, čočka), které nemají stejnou lomivost ve všech
meridiánech. Existují dva meridiány, ve kterých optická mohutnost vykazuje
maximální a minimální hodnoty. [5]
Obr. č.3. Pravidelný astigmatizmus – přímý, složený, myopický
181
3. Komparace korekce refrakčních vad brýlovou a
kontaktní čočkou z hlediska brýlové a geometrické
optiky
3.1. Korekce sférických refrakčních vad brýlovou a kontaktní
čočkou
Pro korekci sférických refrakčních vad se užívá sférická brýlová čočka a
kontaktní čočka. Brýlová čočka se nachází před první plochou rohovky v určité
vzdálenosti. Tato vzdálenost zadní plochy brýlové čočky od přední plochy
rohovky se označuje jako "vertex distance" tj. vrcholová vzdálenost. Funkcí čoček
je změnit chod paprsků v potřebné míře, aby obraz pozorovaného předmětu vznikl
na sítnici. Pohyb a vzdálenost oka za brýlovou čočkou způsobuje určité rozdíly ve
vidění ametropického oka oproti vidění emetropickým okem. Kontaktní čočka je
korekční pomůcka, která je umístěna přímo na bulbus, respektive na povrch
rohovky, takže se hýbe spolu s okem. Pokud ametrop změní svou brýlovou
korekci na kontaktní čočky nebo naopak, může pociťovat určité odlišnosti.
Příčinou je skutečnost, že obě korekční pomůcky mají jinou strukturu a jinou
vzdálenost od oka a kvůli tomu se jejich optický účinek projevuje odlišně.
3.1.1. Hodnota vrcholové lámavosti brýlové a kontaktní čočky
Emetropické oko vidí na všechny vzdálenosti ostře. Jeho daleký bod se
nachází v nekonečnu a jedině z tohoto bodu paralelně přicházející paprsky
dopadají přes neakomodující oko na sítnici. U ametropického oka lze tohoto stavu
dosáhnout pouze jeho vykorigováním. Aby korekce byla správná, je potřeba
dodržet korekční podmínku do dálky:
„Obrazové ohnisko F´B korekčního skla musí splývat s dalekým bodem R
(myopického / hypermetropického) oka.“ [8 str. 47]
V myopickém oku obrazové ohnisko leží před sítnicí. Použitím nejslabší
rozptylné brýlové čočky, eventuálně kontaktní čočky (s níž je vidění ostré), podle
korekční podmínky do dálky dopadají paprsky do oka rozbíhavě z polohy
dalekého bodu, který je pak promítán do nekonečna, jako je tomu u
emetropického oka. Tudíž se z myopického oka stane pseudoemetropické oko a
obraz již vzniká na sítnici. [8, 9] Myop bez korekce na předměty umístěné mezi
dalekým bodem a okem akomoduje méně než emetrop. To může
182
způsobit oslabení akomodace. [4] Platí, že velmi lehké podkorigování je více
vyhovující, než dokonale ostrý obraz vytvořený minimálním překorigováním. [2]
Pokud je myop překorigován, bude akomodovat i při pohledu do dálky, což může
vést k nežádoucím astenopickým obtížím. [4]
V případě hypermetropického oka se paprsky protnou v ohnisku, které leží za
sítnicí. Ostrého obrazu je možné dosáhnout pomocí nejsilnější spojné (konvexní)
brýlové čočky, eventuálně pak kontaktní čočkou (s níž je vidění ostré a
akomodace je minimální), jejíž obrazové ohnisko leží v dalekém bodu, který je za
sítnicí. Přes tyto korekční pomůcky bude mít procházející svazek paprsků sbíhavý
tj. konvergující charakter, což umožňuje vznik obrazu na sítnici.
Z hypermetropického oka se stejně jako v případě myopického oka stane
pseudoemetrop, pokud se daleký bod zobrazí do nekonečna a oko vidí ostře
vzdálené předměty s minimální akomodací. Když by byl hypermetrop
podkorigovaný, musel by stále akomodovat při pohledu do dálky.
Hypermetropické oko bez korekce při pohledu do blízka musí více akomodovat
než emetrop, a to může vyvolat předčasný nástup presbyopických obtíží. [4, 8, 9,
10]
Pro zajištění korekční podmínky je nutné si uvědomit, že vrcholová lámavost
korekčního členu závisí na proměnlivé vzdálenosti čočky od oka. U myopie je
hodnota axiální refrakce menší než vrcholová lámavost korekční čočky: AR < S´B.
U hypermetropie je tomu naopak, axiální refrakce je větší než hodnota vrcholové
lámavosti čočky: AR > S´B. Pomocí obrázků (Obr. č. 4., Obr. č. 5.) můžeme tato
tvrzení snadno potvrdit: [8]
Obr. č. 4. Korekce myopie Obr. č. 5. Korekce
hypermetropie
183
V případě, že pro korekci refrakčních vad je použita kontaktní čočka místo
brýlové korekcí, je třeba od určité hodnoty refrakce změnit její vrcholovou
lámavost. Tento typ korekčního členu je umístěn hned na přední plochu rohovky.
To znamená, že vzdálenost kontaktních čoček (d) od oka bude menší než při
brýlové korekci, její hodnota je rovna nule. Výslednou optickou mohutnost lze
určit z příslušných tabulek nebo vypočítat ze vzorce (1). Většinou ji není třeba
přepočítávat do hodnoty ±4,0D.
´.1
´
´
B
B
KČ
Sd
S
S
∆−
=
(1)
S´KČ výsledná vrcholová lámavost kontaktních čoček (D)
S´B vrcholová lámavost korekční čočky (D)
∆d = d1-d2 rozdíl mezi vzdálenosti d1 a d2,
- kde d1 je původní vzdálenost brýlové čočky před rohovkou (většinou je to
12mm, ale tato hodnota se může výrazně lišit u každého klienta)
- kde d2 je vzdálenost kontaktní čočky od oka (0mm).
Při aplikaci kontaktních čoček platí, že:
- u myopického oka je třeba snížit vrcholovou lámavost, aby ohnisková vzdálenost
byla větší
a znovu splývala s dalekým bodem,
- u hypermetropického oka je tomu naopak, hodnota vrcholové lámavosti by měla
být zvýšená. Čočka leží blíž k dalekému bodu, takže její ohniskovou vzdálenost je
nutné zkrátit. [9]
3.1.2. Změna ve velikosti sítnicového obrazu
Světelné paprsky dopadají na sítnici přes uzlový bod oka v nezměněné
podobě. V redukovaném oku se označuje tento bod jako optický střed oka. Obraz
vytvořený na sítnici je zmenšený a převrácený.
V případě, že oko má nějakou refrakční vadu - je ametropické - se velikost
obrazu na sítnici bude lišit oproti velikosti obrazu emetropického oka. Rozdíl
spočívá v tom, že sítnice ametropického oka leží v jiné vzdálenosti vůči uzlovému
bodu než sítnice emetropického oka (Obr. č. 6). Oko s axiální formou myopie má
větší předozadní délku a kvůli tomu je jeho sítnice více vzdálená od uzlového
bodu. Z toho vyplývá, že vzniklý obraz bude větší. Oko s axiální formou
184
hypermetropie je naopak menší, takže sítnice leží blíže k uzlovému bodu a obraz
tak bude v tomto případě menší, než by byl v emetropickém oku. [3]
Obr. č.6 Rozdíl ve velikosti sítnicových obrazů
Stejně velký obraz jako u emetropického oka by v myopickém a
hypermetropickém oku vznikl jenom tehdy, pokud by byla brýlová čočka
umístěna do předmětového ohniska oka (FO). [8] To však není možné, protože
každý lidský tvar má odlišné anatomické postavení, což ovlivňuje pozici brýlové
čočky před rohovkou. Ovlivňující účinek má například výška nosu, umístění
očního bulbu v orbitě, délka očních řas. Tím, že ohnisko brýlové čočky nesplývá
s předmětovým ohniskem oka, se změní její optický účinek. To má za následek,
že velikost výsledného obrazu na sítnici bude jiný než v emetropickém oku. [11]
Změna ve velikosti sítnicového obrazu je přítomná i tehdy, když je refrakční vada
oka korigována kontaktní čočkou místo brýlového skla. Tyto změny ve velikosti
sítnicového obrazu jsou zobrazeny na následujících schématech (Obr. č. 7., Obr.
č. 8.):
Obr. č.7. Změna ve velikosti sítnicového obrazu při korekci myopie s brýlovou a
kontaktní čočkou
185
Obr. č.8. Změna ve velikosti sítnicového obrazu při korekci
hypermetropie s brýlovou a kontaktní
čočkou
Výsledky podle obrázků (Obr. č. 7., 8.) shrnujeme kvůli lepší přehlednosti do
tabulky:
Tab. č. 1. Velikost sítnicových obrazů
Pro porovnání velikosti sítnicového obrazu emetropického oka s velikostí
obrazu myopického a hypermetropického oka korigovaného brýlovou a kontaktní
čočkou můžeme dle schématu (obr. č. 7., obr. č. 8.) a tabulky (tab. č. 1.) tvrdit, že:
- s velikostí obrazu emetropického oka (y´EM) se nejvíc shoduje velikost obrazu
myopického oka korigovaného kontaktní čočkou (y´M2),
186
- s velikostí obrazu emetropického oka (y´EM) se nejvíc shoduje velikost obrazu
hypermetropického oka vytvořeného brýlovou čočkou (y´H1).
Můžeme konstatovat, že kontaktní čočka u myopů méně zmenšuje a u
hypermetropů méně zvětšuje výsledný obraz oproti brýlové čočce. Z toho plyne,
že myop dosáhne lepší zrakové ostrosti s kontaktní čočkou než s brýlovou čočkou,
a proto je výhodnější použití kontaktních čoček u vyšších forem myopie. U
dalekozrakého jedince je výhodnější užití kontaktních čoček jenom při vysoké
hypermetropii (např. afakie). V tomto případě by byla nevhodná korekce brýlovou
čočkou kvůli zúžení zorného pole a velkému zvětšení obrazu na sítnici. [8,11]
3.1.3. Vliv brýlové čočky a kontaktní čočky na akomodaci
„Akomodace je schopnost oka vidět ostře předměty na různou vzdálenost v
závislosti na změnách mohutnosti optického systému oka.“ [12 str. 54] Použití
akomodace při pohledu do dálky je minimální. Oční čočka se díky své elasticitě
při pozorování do bližší vzdálenosti vyklene do konvexnějšího tvaru. Optická
mohutnost čočky se zvyšuje ze základní +19,11D až na hodnotu +33,06D a tím
umožňuje vznik obrazu blízkého předmětu na sítnici. [8, 12]
Ametrop, který nosí korekci do dálky a má ještě dostatečnou akomodační šíři,
vidí blízké předměty skoro tak dobře jako stejně starý emetrop. Akomodační
proces je ale ovlivňován při korekci refrakčních vad (myopie a hypermetropie)
brýlovou čočkou, eventuálně kontaktní čočkou. U jednotlivých typů korekcí
vykonává oko různý stupeň akomodace při pohledu do blízka. Tento rozdíl
v akomodaci u myopie a hypermetropie lze určit pomocí přepočtu. Vzhledem k
tomu, že tyto přepočty jsou dlouhé, pokusíme se v této přednášce vysvětlit tento
rozdíl pomocí obrázků (Obr. č. 9a, b, Obr. č. 10a, b). Na schématech jsou
znázorněny polohy výsledných obrazů (a´B) vytvořené brýlovou a kontaktní
čočkou, podle kterých pak lze předpokládat velikost výsledné vynaložené
akomodace u jednotlivých typů korekčních pomůcek. [8]
187
Myopie
Obr. č. 9. a) Korekce myopie brýlovou čočkou b) Korekce myopie kontaktní
čočkou
Po srovnání polohy obrazů (a´B) vytvořené brýlovou a kontaktní čočkou
zjišťujeme, že obraz vytvořený kontaktní čočkou leží v bližší vzdálenosti vůči
hlavní rovině oka. Z toho vyplývá, že s touto korekční pomůckou bude myopické
oko víc akomodovat než s brýlovou čočkou.
Hypermetropie
Obr. č.10.a) Korekce hypermetropie brýlovou čočkou b) Korekce hypermetropie
kontaktní čočkou
Pokud srovnáme polohy obrazů (a´B) vytvořené brýlovou a kontaktní čočkou
vidíme, že obraz vytvořený kontaktní čočkou leží blíž k hlavní rovině oka.
Hypermetropické oko korigované kontaktní čočkou potřebuje při pohledu na
blízký předmět méně akomodovat než s brýlovou čočkou. [8,13]
Výše uvedené tvrzení jsou v mé bakalářské práci ověřeny i s přepočty.
Výsledky jsou shrnuty v následující tabulce:
Tab. č.2. Akomodace myopa a hypermetropa při korekci brýlovou a kontaktní
čočkou
188
Z těchto hodnot můžeme určit (Tab. č. 2.), že myop i hypermetrop při
korekci kontaktní čočkou vynaloží stejný stupeň akomodačního úsilí: Akkč = 3,8D.
Při nošení brýlí myop vynakládá méně akomodace než s kontaktní čočkou (Akbč =
3,35D) a hypermetrop naopak více (Akbč = 4,3D). [8,13]
3.1.4. Změna v rozsahu zorného pole
Zorné pole je množina všech předmětových bodů, které jsou fixovány
pohybujícíma se očima, přičemž hlava se nehýbe. Při korekci refrakčních
vad brýlovou nebo kontaktní čočkou lze pozorovat určité změny a rozdíly v
rozsahu zorného pole. Nejzákladnějším omezujícím faktorem zorného pole při
brýlové korekci je obruba. Problém je v tom, že vidění je omezeno určitou
velikostí očnice a při pohledu mimo brýle není vidění ostré. Zorné pole je
ovlivněno taktéž optickou mohutností brýlové čočky. Zvýšení optické mohutnosti
o 1D působí přibližně 2,5% změnu ve velikosti zorného pole. Oproti brýlové
korekci kontaktní čočky poskytují neomezené zorné pole. Je to způsobeno tím, že
kontaktní čočka se nachází přímo na povrchu rohovky a je centrovaná skoro vždy
na střed zornice i při pohledu v různých směrech. Velikost zorného pole tedy
skoro žádným způsobem neovlivňuje a nedochází ani k nežádoucímu
prizmatickému účinku, což je charakteristické pro brýlové korekce. [11, 14, 15,
16]
Každou brýlovou čočku lze charakterizovat pomocí optického klínu, tj.
prismou. Konvexní sklo pro korekci hypermetropie je představeno jako dvě
spojená prismata, kde vrcholy jsou otočeny od sebe. V případě konkávního skla
určeného pro korekci myopie je tomu naopak, báze obou optických klínů jsou
otočeny od sebe. [16]
Charakteristickou vlastností optického klínu je skutečnost, že kolmo
dopadající paprsek se vychýlí směrem k bázi. Tato změna původního směru je
označena jako deviace. [11] Takže jak Rutrle uvádí „optický klín vykazuje
prizmatický účinek jedné prizmatické dioptrie
189
1 pD, jestliže ve vzdálenosti 1metru odchýlí kolmo dopadající paprsek o 1cm.“ [8
str. 102] V brýlových čočkách se tento nežádoucí prizmatický účinek projevuje
při pohledu mimo optický střed čočky. To může být způsobeno i nesprávnou
centrací čočky tj. decentrací. Pokud ale brýlová čočka je správně centrována tj. na
střed zornice (optická osa oka prochází optickým středem brýlové čočky),
prizmatický účinek není přítomen. [14] Prizmatický účinek (∆), který bude
působit na oko při pohledu mimo optický střed čočky, lze vypočítat podle
Prenticeova pravidla:
10
´.Sdec
=∆ [pD]
(2)
Jednotlivá označení znamenají:
dec vzdálenost decentrace optického středu čočky [mm]
S´ vrcholová lámavost brýlové čočky [D].
[8, 14, 15]
Pokud paprsek dopadá mimo optický střed brýlové čočky do oka, nezobrazí
se přesně na foveolu. Oko to snaží vykompenzovat svým pohybem proti směru
báze působícího klínového účinku. [15]
Prizmatický účinek se projevuje i na okraji spojných čoček, kde působí
výpadek části zorného pole. Na okraji rozptylky vyvolá tento efekt zdvojnásobení
obrazu. Velikost zorného pole, které je vytvořené brýlovou čočkou, závisí na
hodnotě vrcholové lámavosti čočky a nepřímo úměrně i na její vzdálenosti od oka.
Na obrázcích můžeme vidět, že při korekci konkávním sklem se zorné pole
rozšiřuje (Obr. č. 11a). V případě konvexních čoček je tomu naopak, zorné pole se
zužuje (Obr. č. 11b). [15]
Obr. č.11 a) Zorné pole při
korekci konkávním sklem b) Zorné pole při korekci konvexním sklem
g – skutečné zorné pole g´- neskutečné zorné pole e – vzdálenost referenční
roviny od čočky
190
x (x´) – předmětová (obrazová) vzdálenost neskutečného (skutečného) středu
otáčení oka
Jak již bylo uvedeno, při korekci kontaktní čočkou nejsou patrné změny
v zorném poli. Pokud ale myop nebo hypermetrop změní svou brýlovou korekci
na kontaktní čočku, bude cítit určité změny v rozsahu zorného pole. Brýlovou i
kontaktní čočku rozptylnou/spojnou můžeme schématicky znázornit jako 2
prizmata s bází ven/dovnitř. Z toho plyne, že rozsah zorného pole je u myopa
korigovaného kontaktní čočkou větší ve srovnání s čočkou brýlovou, u
hypermetropa naopak menší. [11]
3.2. Korekce astigmatizmu brýlovou a kontaktní čočkou
V astigmatickém oku místo jednoho ohniska vznikají dvě k sobě kolmé
ohniskové linie tj. fokály, které jsou v určité vzdálenosti od sebe. Obrazem
předmětového bodu je úsečka. Velikost astigmatizmu lze určit v dioptriích
z rozdílu optické mohutnosti obou hlavních meridiánů oka. To je označeno jako
astigmatická diference. [3,5] Korekcí se snažíme dosáhnout toho, aby tyto dvě
fokály splývaly v jednom bodě na sítnici. [8]
3.2.1. Změny v sítnicovém obrazu při korekci astigmatizmu
Sférické čočky zvětšují obraz na sítnici stejně v každém meridiánu. Oproti
tomu tórická čočka je charakterizována tím, že v různých meridiánech vytvoří
různě velké obrazy s různou mírou zkreslení. Tento jev se nazývá meridionální
anizeikonie, tj. „nestejné zvětšení velikosti obrazu v různých osách.“ [17 str.6]
Příčinou tohoto jevu je, že tórická čočka má
ve všech meridiánech jinou hodnotu
vrcholové lámavosti. Jak se změní velikost
obrazu v daném meridiánu oka a jak vidí
člověk výsledný obraz s různými typy
jednoduchého astigmatizmu lze jednoduše
znázornit pomocí příkladu s kruhem
191
(Obr. č. 12). V případě, že má jednoduchý přímý astigmatizmus (vertikální
meridián je více lomivý), kruh se mu zobrazí jako ležící elipsa. V opačné situaci,
když oko trpí Obr. č.12. Deformace kruhu u astigmatizmu
jednoduchým nepřímým astigmatizmem,
u kterého je horizontální meridián více lomivý, bude vidět kruh jako svislou
elipsu. Jestliže je přítomen šikmý astigmatizmus, tak kruh bude vypadat jako
jedna šikmo orientovaná elipsa. [17]
Následkem meridionální anizeikonie při binokulárním vidění je prostorová
distorze (deformování prostoru). Její velikost je závislá na dioptrických hodnotách
a na vzdálenosti korekční čočky od pupilární roviny.
Pokud je pro dospělého plná korekce a s ní spojené následky nesnesitelné,
podle Antona lze zmírnit tyto problémy tím, že:
- osa cylindru z původní hodnoty bude natočená k 90°/180° stupňům. Je
prokázáno, že
dospělý člověk hůře snáší osu cylindru v šikmé poloze a lépe osu, která je
v 90° nebo
180°. Prostorová distorze se tímto postupem neodstraní, ale pro člověka je to
pohodlnější, protože osa cylindru je nastavena do takové polohy, v níž je
schopen si na to
zvyknout.
- dioptrická hodnota cylindrické čočky bude snížená. Výsledkem je menší
meridionální zvětšení a společně s tím i prostorové distorze. Aby kruh
nejmenšího rozptylu zůstal na sítnici (a sférický ekvivalent byl zachován), je
nutné změnit i sférickou hodnotu.
- čočka bude přiblížená směrem k oku. Tím lze stejně jako v předchozím
příkladu dosáhnout zmenšení meridionální anizeikonie a prostorovou distorzi.
Jestliže korekce je stále nepřijatelná, lze vyzkoušet korekci kontaktními
čočkami, které mají výhodu v tom, že vrcholová vzdálenost od oka se rovná
nule. Takže v minimální míře změní velikost
obrazu na sítnici a deformace prostoru nebude skoro vnímána. [3, 17, 18]
192
Seznam použité literatury:
[1] KEIRL, A., CHRISTIE, C. Clinical Optics and Refraction: A Guide for
Optometrist, Contact Lens Opticians and Dispensing Opticians. 1st edition.
Elsevier – Bailliere- Tindall, 2007. 368 s. ISBN: 978-0750688895.
[2] LANG, G. K. et al. Ophtalmology: A Short Textbook. Stuttgart: Thieme,
2000. 586 s.ISBN 3-13-126161-7.
[3] ANTON, M. Refrakční vady a jejich vyšetřovací metody. 3. přepracované
vyd. Brno: Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů
v Brně, 2004. 96 s. ISBN 80-7013-402-X
[4] KUCHYNKA, P. a kol. Oční lékařství. 1. vyd. Praha: Grada Publishing,
2007. 812 s. ISBN 978-80-247-1163-8.
[5] NAJMAN, L. Korekční podmínka očních refrakčních vad. Česká oční optika.
2004, roč. 45, č. 4. str. 24-25. ISSN 1211-233X
[6] Az astigmia korrigálása kontaktlencsével. Optika.hu. [Online] [Citace:
17.12.2013].Dostupné z: http://optika.hu/magazin/klastigm.htm
[7] ANTON, M. Astigmatizmus. Česká oční optika. 2006, roč. 47, č. 2. str. 16-
17.ISSN 1211-233X.
[8] RUTRLE, M. Brýlová optika. 2. vyd. Brno: Institut pro další vzdělávání
pracovníků ve zdravotnictví, 1993. 144 s. ISBN 80-7013-145-4.
[9] NAJMAN, L. Základy brýlové optiky. Česká oční optika. 2009, roč. 50, č. 3.
str. 42-48.ISSN 1211-233X.
[10] BAŠTECKÝ, R. Praktická brýlová optika. Praha: R+H Optik, 1997. 83 s.
[11] A szemüveglencse, kontaktlencse működési elve, és ebből adódó különböző
hatása a szem fénytörésére. Optika.hu. [Online] [Citace: 31.10.2013]. Dostupné
z:http://optika.hu/manager.asp?page=http://optika.hu/magazin/szakdolg/fodor/dol
g.htm
[12] AUTRATA, R., ČERNÁ, J. Nauka o zraku. 1. vyd. Brno: Národní centrum
ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů v Brně, 2006. 226 s.ISBN
80-7013-362-7.
[13] DOUTHWAITE, W. A. Contact Lens Optics and Lens Design. 3rd edition.
Edinburgh: Elsevier – Butterworth-Heinemann, 2006. 420 s. ISBN: 978-
0750688796.
193
[14] RUTRLE, M. Brýlová technika, estetika a přizpůsobování brýlí. Brno:
Institut pro další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví, 2001. 142 s. ISBN 80-
7013-347-3.
[15] NAJMAN, L. Vedlejší účinky brýlové korekce. Česká oční optika. 2012,
roč. 53, č. 2. str. 32-34. ISSN 1211-233X.
[16] Vision with contact lens. Berkeley Optometry: Optometry 260A. [Online]
[Citace: 17.12.2013]. Dostupné z
http://optometry.berkeley.edu/class/opt260a/othertopics_pp/cleval_vision.htm
[17] ANTON, M. Příspěvek ke korekci astigmatizmu. Česká oční optika. 1999,
roč. 40, č. 3.str. 6-8. ISSN 1211-233X.
[18] ANTON, M. Problémy korekce astigmatizmu. Česká oční optika. 2002, roč.
43, č. 4. str. 28-29. ISSN 1211-233X.
194
COMPARISON CORRECTION OF REFRACTIVE
ERRORS WITH SPECTACLES AND CONTACT
LENSES IN TERMS OF SPECTACLE AND
GEOMETRICAL OPTICS
Bc. Emese Nagyová
Leader of the work: Mgr. Pavel Kříž
Department of Optometry and Orthoptics, Masaryk University, Brno
1. Introduction
The aim of this lecture is to compare two basic aids for correction of
refractive errors - spectacle lenses and contact lenses. Their different effects on
vision will be explained in terms of spectacle and geometrical optics. The
suitability of only one variant for the certain type of ametropia cannot be
unambiguously determined. Both versions have different structure and distance
from the eye. It follows that their optical effect is manifested in each refractive
error in a different way. Distinctions occur e.g. in the size of the retinal image, in
the degree of accommodation for the near objects, but also in the size of the visual
field.
2. Refraction of the eye and the refractive errors
2.1. Refraction of the eye
Refraction is the bending of a wave entering a medium where its speed
changes. The refraction of the light when it passes from a fast medium to a slow
195
medium bends the light ray toward the normal towards the boundary between the
two media. The surface through which the refraction passes, is called refracting
surface. [1]
Light rays that enter the eye, pass through several refracting surfaces of
which the largest influence on the refraction have cornea and eye lens. Refraction
is defined as ratio of the refractive power of the refractive media and the axial
length of the globe. Condition of the eye, when the ratio of the axial length of the
eye and the refractive power of the cornea and the lens is balanced, is called
emmetropia. Parallel rays of light coming from infinity to focus on the retina with
accomodation at rest and a sharp image is formed of the infinitely distant object.
Condition when a mismatch is between the axial length of the eye and the
refractive power of the lens and the cornea, is called ammetropia. The light rays
do not meet at a focal point on the retina, but in front of or behind that. [2]
Ammetropia can be divided into two different groups:
- Spherical ammetropia - as the name suggests, this type of refractive errors, is
characterized by sphericity of the refractive surfaces. The defect may be
caused by
incorrect axial length of the eye (axial ammetropia), incorrect curvature
(curvature
ammetropia) or incorrect refractive index of the optical surfaces (index
ammetropia).
Myopia (nearsightedness) and hyperopia (farsightedness) belong to this
group.
- Aspherical ammetropia – in this refractive error the surface of the cornea and
the lens is
not spherical, but aspherical. This condition is called astigmatism. [3, 4]
2.2. Spherical ammetropia
2.2.1. Myopia
This is a spherical refractive error, when the incident parallel rays of light
coming from infinity focus on a point in front of the retina with accomodation at
rest. The far point (R) of the myopic eye is located at a finite distance in front of
the eyeball (aR < 0). The refractive power is negative according to the sign
196
convention: AR < 0 (D). (Fig. 1) Objects that are in the area of the far point of the
eye are seen blurred. [8]
Fig. 1. Myopic eye without correction
2.2.2. Hyperopia
Hyperopia or farsightedness is a refractive error, when the incident parallel
rays of light coming from infinity focus on a point behind the retina with
accommodation at rest. The resulting image is blurred and indistinct. [3] Far point
(R) of the eye is located at a finite distance behind the eyeball (aR < 0).
Refractive power is positive: AR > 0 (D).
Fig. 2. Hyperopic eye without correction
2.3. Aspherical ammetropia
2.3.1. Astigmatism
Astigmatism is an aspherical refractive error. The spherical refractive errors
(myopia, hyperopia) are characterized by a spherical – regular – curvature of the
refractive media. The light rays focus at one focal point in front of or behind the
retina. Refraction of the eye in each meridian is the same. [5, 6]
197
Astigmatism is characterized by a curvature anomaly of the refractive media
such as parallel incident light rays do not focus at a point, but are drawn apart to
form a line. [7] The refractive media (cornea, lens) of the astigmatic eye are not
spherical, and the refraction is different in each meridian. There are two
meridians, in which the optical power shows the maximum ant the minimum
values. [5]
Fig. 3. Regular astigmatism – with-the-rule, compound, myopic
3. Comparison correction of refractive errors with spectacles and
contact
lenses in terms of spectacle and geometrical optics
3.1. Correction of spherical refractive errors with spectacles and
contact
lenses
Spherical spectacle lenses and contact lenses are used for correction of
spherical refractive errors. Spectacle lens is located in front of the first surface of
the cornea at a certain distance. Distance between the rear surface of the spectacle
lens and the front surface of the cornea is called vertex distance. Function of the
lens is to change the course of light rays to create an image of the observed object
on the retina. Movement and distance of the eye from the spectacle lens causes
some differences in the vision of an ammetropic eye compared to vision of the
198
emmetropic eye. Contact lens is a correction device placed directly on the eyeball,
respectively, to the corneal surface, so it moves along with the eye. If an
ammetrop changes its spectacle correction to a contact lens or vice versa, there
may occur some differences. This is due to the fact that both corrective devices
have a different structure and a different distance from the eye, and therefore, that
their optical effect manifests differently.
3.1.1. Value of refractive power of spectacle and contact lenses
Emmetropic eye can see at all distances sharply. The far point of this eye is
located at infinity. Parallel light rays, coming only from this point, are focused on
the retina with accomodation at rest. Ammetropic eyecan achieve this condition
with its correction. The correction is right, when the following correction
condition in the distance is observed:
"Image focal point (F´B) of the correction lenses must coincide with far point
R (myopic / hyperopic) of the eye." [8 p.47]
In the myopic eye the focal point is located in front of the retina. Using the
weakest concave or “minus” lenses, or contact lenses (with good visual acuity)
with correction condition in the distance, light rays become diverging from a
position of far point which is then projected to infinity. The myopic eye becomes
pseudoemetropic and the image is already formed on the retina. [8, 9] Myopic eye
without correcting objects located between the far point and the eye, accomodate
less than emmetrop. It can cause weakening of the accommodation. [4] It is true
that a very slight undercorrection is often better tolerated than a perfectly sharp
image with minimal overcorrection. [2] If a myopic eye is overcorrected, it
accomodates looking into the distance too, which can lead to accomodative
astenopia. [4]
In case of hyperopic eye, light rays are focused at the focal point, which is
located behind the retina. Sharp image can be achieved by using the strongest
convex or “plus” lenses, or contact lens (with good visual acuity and minimal
accomodation). Its image focal point lies in the far point that is behind the retina.
Through these correction aids character of light rays become converging. Then the
focal point is formed on the retina. Hyperopic eye becomes pseudoemetropic. The
far point appears infinity and the eye sees distant objects sharply with minimal
accommodation. When hyperopia is undercorrected, the eye still accommodate
199
while looking into the distance. Hypermetropic eye without correction to the near
objects accommodates more than emetropic eye, and it can cause early onset of
presbyopic difficulties. [4, 8, 9, 10]
To ensure the correction condition it is important to realize that refractive
power of the correction aids depends on a variable distance from the lens of the
eye. In case of myopia, value of axial refraction is less than refractive power of
the corrective lenses: AR < S´B. For hyperopia it is the opposite, axial refraction is
greater than refractive power of the lenses:
AR > S´B. Using the following images (Fig. 4., Fig. 5.), we can easily confirm this
assertion: [8]
Fig. 4. Correction of myopia Fig. 5. Correction of
hyperopia
If contact lenses are used for correction of refractive errors instead of
spectacle correction, refractive power should be changed from a certain value of
refraction. This type of correction device is placed on the front surface of the
cornea. It means that the distance of contact lenses (d) and the eye is smaller than
the spectacle correction, its value is zero. The resulting optical (refractive) power
can be determined from the appropriate tables or calculated from the formula (1).
Mostly it is not necessary to recalculate until the value
of ± 4.0 D.
´.1
´
´
B
B
KČ
Sd
S
S
∆−
=
(1)
S´KČ resulting refractive power of contact lenses (D)
S´B refractive power of corrective lenses (D)
∆d = d1-d2 difference between the distances d1 and d2,
200
- Where d1 is the original distance of the lenses in front of the cornea (usually the
12mm, but this
value can be different for each client)
- Where d2, is the distance of the contact lens from the eye (0mm).
When contact lenses are applied:
- myopic eye: it is necessary to reduce refractive power of contact lenses, to
achieve greater
focal length and coincidence with the far point
- hyperopic eye: it is the opposite, value of refractive power should be increased.
The
contact lens is closer to the far point, so the focal length should be
reduced. [9]
3.1.2. Change in the size of retinal image
Light rays fall to the retina through the nodal point of the eye unchanged.
This point in the reduced eye model is called the optical center of the eye. Image
formed on the retina is reduced and inverted.
When the eye has a refractive error – ammetropic eye - size of its retinal
image is different from the size of the image of emmetropic eye. The difference is
that the retina of the ammetropic eye is located in a different distance from the
nodal point than retina of the emmetropic eye (Fig. 6). Eye with an axial form of
myopia is longer and its retina is further from the nodal point. Therefore resulting
retinal image will be larger. Eye with an axial form of hyperopia is shorter, so that
its retina is located closer to the nodal point, and in this case the image will be
smaller than it would be in the emmetropic eye. [3]
Fig. 6. Difference in the size of the retinal image
201
Size of retinal image in the emmetropic and in the myopic/hyperopic eye is
the same, if the spectacle lens is placed in the object focal point of the eye (FO).
[8] However, this is not possible, since each human face has a different
anatomical shape which affects the position of the spectacle lens in front of the
cornea. Influential factors are the following:
height of the nose, location of the eyeball in the orbit, length of eyelashes.
Spectacle lens does not coincide with the object focal point of the eye, its optical
effect changes. The result is that the size of retinal image is different from the one
in the emmetropic eye. [11] Change in the size of retinal image is present even if
refractive error of the eye is corrected by contact lenses instead of spectacle
lenses. These changes in the size of retinal images are shown in the following
figures (Fig. 7, Fig. 8.):
Fig. 7. Change in the size of the retinal image with correction of the myopia with
spectacle and contact lens
202
Fig. 8. Change in the size of the retinal image with correction of the
hyperopia with spectacle and
contact lens
Results (Fig. 7., 8.) are summarized for the better clarity in the table below:
Tab. 1. Different size of the retinal images
When the size of retinal image of the emmetropic eye is compared with the
size of
retinal image of the myopic and hyperopic eye corrected by eyeglasses and
contact lenses we can get the following results according to the figures (Fig. 7,
Fig. 8) and the table (Tab. 1):
- size of retinal image of the emmetropic eye (y´EM) most closely matches with
the
203
size of retinal image of the myopic eye corrected with a contact lens (y´M2),
- size of retinal image of the emmetropic eye (y´EM) most closely matches with
the
size of retinal image formed in the hyperopic eye corrected by spectacle lens
(y´H1).
We can say that contact lenses in myopia less reduce and in hyperopia less
increase the resulting image on the retina unlike spectacle. It follows that myop
corrected by contact lenses achieves better visual acuity than with spectacle
lenses. So it is better to use contact lenses to correct higher forms of myopia. It is
better to use contact lenses to correct the farsightedness just in case of higher
forms of hyperopia (e.g. aphakia).
Spectacle lenses are inappropriate for correction due to narrowing of the visual
field and high magnification of the image on the retina. [8, 11]
3.1.3. Effect of the spectacle lenses and contact lenses on
accommodation
“Accommodation is the process by which the eye changes optical power to
maintain a clear image or focus on an object as its distance varies.” [12 p.54]
Accomodation is minimal when we are looking into the distance. The lens due to
its elasticity changes its shape when we are focusing on a near object. Optical
power of the lens increases from the base +19.11 D to +33.06 D, and thus helps to
create an image on the retina of the near object. [8, 12]
Ammetrop who wears correction to the distance and whose accomodative
amplitude is sufficient, sees near objects almost as well an emmetrop of the same
age. However the process of accommodation is influenced by correction of
refractive errors (myopia and hyperopia). When the eye focuses on near objects
with each type of correction (spectacle and contact lenses) it uses different
degrees of accommodation. Difference in accommodation for myopia and
hyperopia can be specified by calculation. Due to the fact that these calculations
are long, in this lecture we explain the difference using the following figures (Fig.
9.a,b, Fig. 10.a,b). Positions of resulting images (a´B) formed by spectacles and
204
contact lenses are shown below, according to which degree of accomodation for
each type of correction aids can be expected. [8]
Myopia
Fig. 9. a) Correction of myopia with spectacle lens b) Correction of myopia with
contact lens
Comparing the position of the image (a´B) created by spectacles and contact
lenses, we can see that the image formed by the contact lens is closer to the main
plane of the eye. It means that with this correction device myopic eye
accommodates more than with a spectacle lens.
Hyperopia
Fig.10.a) Correction of hyperopia with spectacle lens b) Correction of hyperopia with
contact lens
Comparing the position of the image (a´B) created by spectacles and contact
lenses, we can see that the image formed by the contact lens is closer to the main
plane of the eye. So hyperopic eye corrected with a contact lens needs less
accommodation to the near objects than with a spectacle lens. [8, 13]
The above statement is verified by calculations in my bachelor thesis. Results
are summarized below:
205
Tab.2. Accomodation of the myopic and hyperopic eye corrected by spectacles and
contact
lenses
It can be determined from these values (Table No. 2) that myopic and
hyperopic eye corrected by contact lens use the same degree of accommodation:
Akkč = 3,8D. If myopia is corrected by spectacles it is enough to use less
accommodation than with contact lenses (Akbč = 3,35D), in case of hypermetropic
eye more (Akbč = 4,3D). [8, 13]
3.1.4. Change in the field of view
Field of view is the set of all object points, which are fixed by moving eyes,
while head is not moving. There can be significant differences in the field of view
experienced with spectacles or contact lenses. The most basic restriction with
spectacles is frame, which is an obstacle and outside of which vision may not be
clear. Field of vision through spectacles is affected by lens power. Increase in
refractive power of 1D of the spectacle lenses causes approximately 2.5% change
in the size of the field of view. Contact lenses provide a full, continuous field of
view. This is due to the fact that contact lens is located directly on the surface of
the cornea and is almost always placed on the center of the pupil even if we are
looking at different directions. Size of the field of view is barely affected and we
cannot find any prisma effect, which is characteristic of the spectacle correction.
[11, 14, 15,16]
Each spectacle lens can be characterized by an optical wedge, i.e. prism. A
plus lens may be thought of as prism with the apex towards the edge of the lens. A
minus lens may be thought of as prism with the base towards the edge of the lens.
[16]
A characteristic feature of the optical wedge is that perpendicularly incident
light ray is deflected towards the base. This change of the original direction is
called deviance. [11] So as Rutrle states "wedge prism has a prismatic effect of 1
pD, if at a distance of 1meter deflects perpendicular incident light rays of 1cm. "
206
[8 p.102] In spectacle lenses this unwanted prismatic effect appears when it is
seen outside the optical center of the lens. This may be caused by improper lens
centration i.e. decentration. However, if the spectacle lens is properly placed on
the center of the pupil (the optical axis of the eye passes through the optical center
of the spectacle lens), prismatic effect is not present. [14] The prismatic effect (∆),
which operates on the eye looking out of the optical center of the lens, can be
calculated by Prentice’s rules:
10
´.Sdec
=∆ [pD]
(2)
Where:
dec … distance of decentration of the optical center of the lens [mm]
S ' … refractive power of the lens [D]. [8, 14, 15]
If the light ray fall outside the optical center of the spectacle lens of the eye, it
does not appear exactly on the foveola. The eye tries to compensate it by moving
against direction of the base of the prismatic effect. [15]
Prismatic effect appears in plus lenses as a ring scotoma around the edge of
the lens, whereas in minus lenses doubling of objects can be seen at the edge of
the lens. Size of the field of view formed by the spectacle lens is affected by
refractive power of the lens and by the vertex distance. In the figures we can see
how concave lens extends the field of view (Fig. 11a). Convex lenses narrow the
field of view (Fig. 11b). [15]
Fig.11 a) Field of view with concave lens b)Field of view with
convex lens
g – real field of view g´- unreal field of view e – distance from the
lens
x (x´) – object (image) distance of the unreal (real) center of the eye
207
As it was mentioned above, contact lenses do not affect the field of view.
However if myopic or hyperopic eye corrected by spectacle lens starts to use
contact lenses, there can be seen some changes in the field of view. Spectacle and
contact lenses (concave/convex) can be schematically represented as two prisms
with bases outside/inside. It follows that the field of view of myopic eye corrected
by contact lenses becomes larger, and in case of hypermetropic eye smaller. [11]
3.2. Correction of astigmatism with spectacle and contact lens
In the astigmatic eye refractive media is not spherical but refract otherwise
along one meridian than along the meridian perpendicular to it. This results in two
focal points. Degree of astigmatism (in diopters) can be determined from the
difference in optical power of two main meridians of the eye. It is marked as
astigmatic difference. [3,5] We try to achieve coincidence of the two focal points
in one point on the retina with correction. [8]
3.2.1. Changes in the retinal image by correction of astigmatism
Spherical lenses magnify the image on the retina in each meridian equally.
Toric lenses create in different meridians images of different size with varying
degrees of distortion. This phenomenon is called meridional aniseiconia i.e.
"unequal magnification of the image size in different axes." [17 p.6]
Fig. 27. Deformation of the circle
The reason for this phenomenon is that
toric lenses have in all meridians different
refractive power. Change of the image size in a
certain meridian of the eye and how this
resulting image is seen by people with simple
form of astigmatism can be illustrated with the
following example of a circle (Fig. 12):
Simple with-the-rule astigmatism (vertical
meridian is the steepest), the circle forms a
lying ellipse. In case of an eye with simple
against-the-rule astigmatism, where the
208
horizontal meridian is the steepest the circle is seen as a vertical ellipse. Eye
affected with oblique astigmatism, sees an obliquely oriented ellipse instead of a
circle. [17]
Result of the meridional aniseiconia in binocular vision is spatial distortion
(deformation of space). Its size depends on the lens power and the vertex distance.
If an adult client cannot tolerate full compensation of astigmatism author Anton
recommends:
- axis of the cylinder is rotated to 90°/180° degrees from the original value. It is
proven
that an adult tolerate worse the cylinder axis in an oblique position and tolerate
better the
axis which is at 90 ° or 180°. Spatial distortion with this procedure is not
remove, but it is
comfortable for adults, because the cylinder axis is set to the position in which
they are able
to tolerate it.
- refractive power of the cylindrical lens is reduced. The result is less meridional
magnification and spatial distortion.
- lens distance from the eye is reduced towards the eye. Reduction of the
meridional
aniseiconia and spatial distortion can be achieved with this process. If correction
is still
unacceptable, astigmatism can also be corrected with contact lenses, which have
an
advantage that their distance from the surface of the eye is equal to zero.
Consequently,
change of the image size on the retina is minimal and deformation of space is
not perceived.
[3, 17, 18]
209
References:
[1] KEIRL, A., CHRISTIE, C. Clinical Optics and Refraction: A Guide for
Optometrists, Contact Lens Opticians and Dispensing Opticians. 1st edition.
Elsevier – Baillier- Tindall, 2007. 368 s. ISBN: 978-0750688895
[2] LANG, G. K. et al. Ophtalmology: A Short Textbook. Stuttgart: Thieme, 2000.
586 s. ISBN 3-13-126161-7.
[3] ANTON, M. Refrakční vady a jejich vyšetřovací metody. 3. přepracované vyd.
Brno:Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů
v Brně, 2004. 96 s. ISBN 80-7013-402-X
[4] KUCHYNKA, P. a kol. Oční lékařství. 1. vyd. Praha: Grada Publishing,
2007. 812 s.ISBN 978-80-247-1163-8.
[5] NAJMAN, L. Korekční podmínka očních refrakčních vad. Česká oční optika.
2004,roč. 45, č. 4. str. 24-25. ISSN 1211-233X
[6] Az astigmia korrigálása kontaktlencsével. Optika.hu. [Online] [Citace:
17.12.2013].Dostupné z: http://optika.hu/magazin/klastigm.htm
[7] ANTON, M. Astigmatizmus. Česká oční optika. 2006, roč. 47, č. 2. str. 16-
17.ISSN 1211-233X.
[8] RUTRLE, M. Brýlová optika. 2. vyd. Brno: Institut pro další vzdělávání
pracovníků ve zdravotnictví, 1993. 144 s. ISBN 80-7013-145-4.
[9] NAJMAN, L. Základy brýlové optiky. Česká oční optika. 2009, roč. 50, č. 3.
str. 42-48. ISSN 1211-233X.
[10] BAŠTECKÝ, R. Praktická brýlová optika. Praha: R+H Optik, 1997. 83 s.
[11] A szemüveglencse, kontaktlencse működési elve, és ebből adódó különböző
hatása a szem fénytörésére. Optika.hu. [Online] [Citace: 31.10.2013]. Dostupné
z:http://optika.hu/manager.asp?page=http://optika.hu/magazin/szakdolg/fodor/dol
g.htm
[12] AUTRATA, R., ČERNÁ, J. Nauka o zraku. 1. vyd. Brno: Národní centrum
ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů v Brně, 2006. 226 s.
ISBN 80-7013-362-7.
[13] DOUTHWAITE, W. A. Contact Lens Optics and Lens Design. 3rd edition.
Edinburgh: Elsevier – Butterworth-Heinemann, 2006. 420 s. ISBN: 978-
0750688796.
210
[14] RUTRLE, M. Brýlová technika, estetika a přizpůsobování brýlí. Brno:
Institut pro další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví, 2001. 142 s. ISBN 80-
7013-347-3.
[15] NAJMAN, L. Vedlejší účinky brýlové korekce. Česká oční optika. 2012,
roč. 53, č. 2.str. 32-34. ISSN 1211-233X.
[16] Vision with contact lens. Berkeley Optometry: Optometry 260A. [Online]
[Citace: 17.12.2013]. Dostupné z
http://optometry.berkeley.edu/class/opt260a/othertopics_pp/cleval_vision.htm
[17] ANTON, M. Příspěvek ke korekci astigmatizmu. Česká oční optika. 1999,
roč. 40, č. 3. str. 6-8. ISSN 1211-233X.
[18] ANTON, M. Problémy korekce astigmatizmu. Česká oční optika. 2002, roč.
43, č. 4.str. 28-29. ISSN 1211-233X.
211
12. CONTRAST SENSITIVITY
Matic Vogrič
University of applied sciences Velika Gorica, 2014
1.Introduction
To begin with, the need of defining the most important topics is necessary to be
able to understand what the seminar is all about.
Contrast – it is created by the difference in luminance, the amount of reflected
light, reflected from two adjacent surfaces.
Sensitivity - degree that an organ or organism respond to certain stimulation
A contrast sensitivity assessment measures the ability to recognise between fine
and finer increments of light against dark (contrast). Contrast sensitivity is the
reciprocal of the contrast at threshold, for example one divided by the lowest
contrast value at which forms or lines can be distinguished. Measurements of
visual acuity with low contrast optotypes is becoming more broadly used,
especially for patients with corneal or lenticular disorders or for those having had
refractive surgery. Low-contrast visual acuity and its difference from highcontrast
visual acuity are often regarded as measures of contrast sensitivity.
Contrast is one of the most important parameters activating cortical cells involved
in vision processing. Responses of individual neurons to repeated presentations of
the same stimulus are highly variable, with signal and noise levels imposing a
fundamental limit on the reliable detection and discrimination of visual signals by
individual cortical neurons. Neural interactions determine the sensitivity for
contrast at each spatial frequency, and the combination of neural activities make
up an individual’s contrast sensitivity function (CSF).
Why is it important?
212
1. In communication (faint shades of facial expressions)
2. In orientation and mobility (eg. curbs on the road, foggy, rainy, snowy environment)
3. In everyday tasks (cutting meat, pouring coffee into a dark mug)
4. In near vision tasks (computer, writing, reading in bed, old faded handwriting on
letters)
When the dimmer surface is black and reflects no light, the ratio is 1. Contrast is
usually expressed in percents, and then the ratio is multiplied by 100. The
maximum contrast is hence 100%. The symbols of the most common used visual
acuity charts are close to the maximum contrast. If then the lowest contrast
perceived is 5%, contrast sensitivity is 100:5=20. If the lowest contrast perceived
by a person is 0.6%, contrast sensitivity is 100:0.6=170.
Picture 1: Chart of contrast.
Visual acuity and visual field assessments are traditionally used in visual
assessments for driving, legal blindness, and a variety of occupations. Contrast is
another, but very important variable that affects visual acuity. This differs from a
common visual acuity testing in a routine eye exam, which measures the ability to
recognize the smallest letters on a standard eye chart. However, it is well
established that those standards do not provide all of the information required to
indicate how well a person can see the outside world. Several studies have proved
that contrast sensitivity provides useful information about functional or real-world
vision that is not provided by visual acuity and/or visual field, including the
likelihood of falling, controlling the balance, driving, different crash involvement,
reading, daily activities and perceived visual disability. It is obvious that contrast
sensitivity should be incorporated with visual acuity and visual field in definitions
of visual impairment and visual disability and for legal definitions of blindness.
Consequently, using contrast sensitivity in combination with visual acuity (and
visual field, if needed) gives a better idea of how well a patient actually functions
visually. In addition, measurements are relatively quick and simple procedures,
213
and it can provide more sensitive measurements of the possible slight loss of
vision than visual acuity. There exist many clinical situations in which contrast
sensitivity can be reduced while visual acuity remains at normal levels, including
after refractive surgery, minimal capsular opacification, and oxidative damage due
to heavy smoking in patients with multiple sclerosis and in diabetics with little or
no background retinopathy. For these reasons, contrast sensitivity measurements
have turned into a standard for most clinical trials of ophthalmic interventions,
and they have been widely used in the assessment of refractive surgery, new
intraocular implants, Anti-cataract drug trials, potential treatments for age-related
macular degeneration and optic neuritis.
2.What is needed for good contrast sensitivity?
A contrast threshold is the smallest amount of contrast required to be able to see a
specific target. Contrast sensitivity is the reciprocal value of the contrast
threshold. A patient who requires a lot of contrast to see a target has low contrast
sensitivity and vice versa. Before sine-wave gratings were used as a measurement,
contrast was calculated in by Weber contrast. It is defined as the luminance of the
background and the target. Nowadays, this measurement is commonly used when
calculating the contrast of letters or similar targets (eg. testing charts). For
example, Snellen letters are of high contrast (generally over 90%), with black
letters of low luminance against the much higher luminance of the white
background. The combination of high and low contrast visual acuity values
defines the location of the slope of the contrast sensitivity curve but diagnostically
the most important feature is any change over time. There are no international
recommendations for the luminance level for contrast sensitivity testing, but there
is a recommendation for visual acuity testing. It recommends a luminance level
equal or higher than 85 candelas per square meter.
214
In the late 1950s and 1960s the researchers (Campbell, Robson and Blakemore)
began to assess contrast sensitivity using sine-wave gratings; these gratings had
previously been used to characterise the optical performance of cameras and
photographic film. Sine-wave gratings are repetitive light and dark bar stimuli
with luminance profiles with the shape of the mathematical function sin. One
adjacent couple of light and dark bars builds up one cycle. A plot of contrast
sensitivity over a range of spatial frequencies defines the contrast sensitivity
function.
Picture 2: Luminance.
Picture 3: Distance in degees / log contrast sensitivity / Spatial frequency.
On the graph is a typical photopic contrast sensitivity function. The grating acuity
limit or cut-off frequency, shown by the arrow, is the highest spatial frequency
215
grating that can be detected at maximum contrast. Anything in the area outside the
curve is invisible to the human eye.
3.Visual acuity and contrast sensitivity
The point at which the contrast sensitivity function cuts the spatial frequency
indicates the finest pattern that is just detectable at maximum contrast, which
corresponds to grating visual acuity. Visual acuity can be predicted approximately
from this point on the contrast sensitivity function. As ophthalmic practitioners
who are accustomed to think of a patient's level of vision in terms of visual acuity,
it can be difficult to understand how vision can be poor if visual acuity is normal.
For example, let’s look at the everyday case, just as the quality of sound is not
determined by the high-pitched voices, so the quality of vision is not determined
only by the smallest detail that can be distinguished. The absence of lowfrequency
sounds produces an "empty" sound, which has lost its "course". The
loss of low-frequency spatial frequencies likewise produces a "blankly" picture of
the surroundings, although acuity stays the same. More information will be
presented in chapter 9.
4.Measurement of contrast sensitivity
Electronic devices and programmes are nowadays the most commonly used
method in vision-research laboratories and clinics. The sine-wave gratings are
projected on a video monitor with the spatial frequency and contrast normally
under computer or technician´s control. This allows great flexibility of testing
parameters, factors and procedures. If the stimuli are optotypes or paediatric
symbols, recognition is required and the test includes speech responses. As in
audiometry, the result of the contrast sensitivity measurement is not one single
value but a diagram.
216
Picture 4: Visual acuity in connection with contrast sensitivity.
The border between symbols perceived and those that are not seen are drawn by
an arc, called Contrast Sensitivity Curve. Its deteriorating right-hand incline is the
most interesting part for practitioners.
As we mentioned before, a contrast threshold is the smallest amount of contrast
required to be able to see a specific target. For example, if you have a grey pencil
on a slightly darker grey desk. It would be quite difficult for a test person with a
poor contrast to distinguish between the two. On the other side, the same person
might easily see a black letter on a white testing chart because the contrast is high.
Therefore the contrast sensitivity testing normally detects visual impairments that
cannot be measured within the common eye assessment on a visual acuity chart
(black on white). It is normally performed when an eye practitioner detects a
specific visual complaint that affects the ability to discern contrast. Everything
can be measured so as the threshold values can be measured with two different
techniques when using optotype tests:
4.1 Contrast sensitivity tests
• Cambridge (square-wave gratings)
217
• Gratings (variable contrast)
• CVS-100E (sine-wave gratings, variable contrast)
• FACT (sine-wave gratings, variable contrast)
• Melbourne edge test (edges)
• Miller-Nadler (1.7 Landolt rings, variable test)
• Pelli-Robson (2.8 letters, variable contrast)
• Vistech (sine-wave gratings, variable contrast)
Picture 5: FACT test (5 rows with 9 columns).
This test was developed by Dr. Arthur Ginsburg. It tests five spatial frequencies
(sizes) and nine levels of contrast. The patient is asked to read the last grating seen
in each row (A-E) and reports the direction of the grating (right, left or up). The
last correct grating in each row is plotted on a contrast sensitivity curve.
4.2 Low contrast visual acuity charts
• Bailey-Lovie (18% contrast letters, variable size)
• Regan charts (25%, 11% and 4% contrast letters, variable size)
218
• Skill chart (low luminance, low contrast chart)
Picture 6-7: The Pelli Robson contrast sensitivity chart and Translucent Low contrast visual acuity
chart.
Pelli Robson chart tests the ability to detect letters of a fixed size that are
gradually less contrasted with the white background.
Research shows that the contrast sensitivity curve provided by sine-wave grating
tests is more sensitive and informative than the other low contrast letter acuity
tests.
Picture 8-9: Difference between various contrast sensitivity tests and the presentation of full
spatial frequency ranges of three test types.
219
In the picture above, the four pictures using the full spatial spatial frequency
ranges of three test types (Pelli-Robson, Regan, Sine-wave). It can be seen that the
Pelli-Robson chart may be a good indicator for predicting the threshold visibility
of large objects (buildings, trucks,...) in the foggy or cloudy environment but not
for determining small objects (a child walking on the street,...). The Regan charts
tests more relevant sharp edges of the scene. The last, the grating chart obtains the
most relevant information for evaluating the ability to view the whole scene
clearly.
Testing is practically identical as measuring visual acuity at high contrast level,
for example we measure the smallest size of the optotypes that the patient can
recognise. The threshold is defined as when at least 3 out of the 5 optotypes in the
same line are correctly acknowledged. The 2.5% test is the most useful test in
clinical use.
Picture 10: Translucent Low contrast visual acuity charts with the optotypes printed at 2.5%
contrast range.
220
Other tests:
- use of night driving simulator that can show any possible problems with glare
and consequently with contrast sensitivity
- stereoacuity testing, test for depth perception may be undertaken (Lang
stereopsis, Random-Dot E test, Stereo Fly test, TNO test,...)
5.Test procedure
Ask a patient to quickly move down the chart and the person is asked to identify
the first or the last symbol on each line. When the person hesitates or makes an
error, move back one line and ask the person to read it. Record the result carefully
and correctly, for example if on the 2.5% chart one of the letters was read
incorrectly on line 20/63 (6/18, 0.3) put down the visual acuity result as 20/63 (-1)
at 2.5%.
Picture 11: Example of using the Low Contrast Test Recording Form.
After having used the test for a while, you will not need the recording forms
anymore, except for reporting your results to somebody who is not accustomed to
using the test. For recordings it is enough to put down the name of the test, the
number of correct answers and the testing distance. These three values carry the
essential information for the follow-up.
221
When both optotype and grating measurements are made, it is useful to put them
on the recording forms to keep the history results and to see the relationship
between the different threshold values. The test luminance should be kept closely
equal; otherwise the results are not equivalent. This way of recording can be used
to evidence any test results from previous tests.
Computerised versions of testing the contrast sensitivity are also available in the
market. The downsides of these systems are that they are quite expensive and
complex to use them in the routine eye exam. The system also needs a
professional practitioner and the monitoring of the display´s calibration must be
also undertaken quite frequently for exact values and results.
Picture 12: VSRC's CST 1800 Digital.
5.1 Various tests are available for children
1. Lea low contrast grating
2. Low contrast flip charts
3. Hiding Heidi low contrast face test (children)
222
4. Heidi expressions test game
Picture 13: Hiding Heidi low contrast face test.
6.The Range of Normal Contrast Sensitivity
The range of normal contrast sensitivity and changes in contrast sensitivity is the
diagnostically important feature that will be watched in the future. Because of the
large variation in the normal values, we need to have an older value to compare
with to notice a change. Ideally, contrast sensitivity and visual acuity should be
measured when children leave their high school/ secondary school or in young
adulthood. Although the most common cause would be a small change in the
refractive power of the eye, which is a benign finding, repeating the measurement
of contrast sensitivity would be beneficial as a part of routine health examinations
to rule out changes in the visual pathways. Measurement of contrast sensitivity
would also help us to better understand the complaints of a person whose visual
acuity at high contrast has not changed but whose vision has decreased at low
contrast levels.
If an occupation requires good visual function at low contrast levels, visual acuity
alone does not select the most suitable persons for that particular task. For
example, if the task is to notice airplanes approaching within low clouds, these
planes are best seen by a person with good visual acuity in the contrast range of 1-
5%. Since the declination of the slope varies even in normal individuals, it is
possible that a person with lower visual acuity at high contrast has better function
223
at the lower contrast levels than a person who has higher visual acuity at high
contrast. This is important to remember in all such occupational tasks that require
exceptionally good visual function at low contrast levels (eg. army, police, and
fire brigade).
People with any kind of trauma or brain injury frequently report decreases in the
sharpness of their visual functions. Patients might describe the situation as a
“blurry” vision, which is not the same as the blurriness while assessing the visual
acuity. However, visual acuity assessments may not fully explain the patient´s
complications. The usage of contrast sensitivity tests may show that the primary
cause is a loss of spatial contrast sensitivity, which could be either temporary or
permanent. CS values are sometimes event better predictor of visual functions
than visual acuity. The real world itself is not made out of black and white objects
with a high contrast, but is made out of subtle changes in contrast. Some studies
even suggested that impaired contrast sensitivity in people correlates with
increased crash risk in driving.
7.The three types of contrast sensitivity changes
Normally the loss of visual function is generally the same at high and at low
contrast levels.
1. The curve of the slope in type I has no changes in declination;
2. When there is a small limited lesion in the centre of the macula, VA may decrease
several lines, but in the low contrast vision there may be only a slight or no loss;
3. Type III change of visual information is determined by moderate to no loss of visual
acuity at high contrast and a severe loss of visual function at low contrast. It is often
caused by diabetic retinopathy, cataract, glaucoma, or optic neuritis, which are the
224
most common causes.
Picture 14: Three types of changes in contrast sensitivity.
Clinically, it is known that there can be three people with various types of contrast
sensitivity losses but with the similar visual fields and visual acuity values. They
can have very different functional vision. The three people whose contrast
sensitivity curves are in figure all have visual acuity of 20/63 (6/18, 0.3). Person
A has high normal function at low contrasts and functions like a normally sighted
person. Person B has a decreased low contrast function and the typical behaviour
of a person with low vision. Example C has generally lost visual functions at low
contrast and is severely visually impaired. The three people have the same visual
acuity, but one with a normal visual functions, one has low vision and one is
visually severely impaired.
Picture 15: Contrast sensitivity curves of three persons with visual acuity 20/63 (6/18, 0.3).
8.High order aberrations
225
Low order aberrations, which include myopia, hyperopia and astigmatism is a bit
less complex as the high order ones. High order aberrations include errors as
coma, spherical aberrations and trefoil. These types can cause visual difficulties
such as problems driving at night, glare, haloes, blurry vision, starburst patterns or
diplopia. Every eye has a certain degree of aberration, no eye is perfect. However,
not all high order aberrations are troublesome, only those that cause vision
problems. These reflective irregularities are distortions acquired by a wavefront of
light that passes through the eye, but with certain reflective irregularities on the
transparent media in the eye (tear film, cornea,..). Trauma, cornea scarring,
cataracts, eye surgery, severe infections or diseases can induce serious higher
order aberrations. In some cases even conjunctivitis sicca can cause these
aberrations due to diminished tear film which also helps refracting the light rays
to achieve focus.
Picture 16: Common shapes of aberrations created when a wavefront of light passes through eyes
with a refractive error.
Current literature in wavefront aberrometry states that higher-order aberrations
account for about 17% to 20% of a patient's visual deficiency. Therefore, as the
percentage shows the higher-order aberrations are relatively important,
226
representing up to 20% of uncorrected refractive error. Conventional spheric
lenses do not yet address these special needs.
The impact of higher order aberrations on visual system depends on different
factors. People with wide pupils generally have more problems with high degree
aberrations, particularly in dim lightning when the pupil dilates even wider. In a
few special cases the pupil size expands:
− when the brain works hard, the more pupils dilates
− when someone is interested in a topic you are talking about
− when in pain (eg. electroshock) or on drugs caused by alcohol or opioids
(amphetamines, cocaine, LSD, mescaline)
Picture 17: The Z-View abeometer (left) produces the iZon iPrint (right), which includes
a wavefront map for each eye as well as measurements of specific higher-order
aberrations.
9.Lower visual acuity may in some cases mean
better vision
If an occupation requires good visual function at low contrast levels, visual acuity
itself does not select the most suitable persons for that particular task. For
227
example, if an airport worker has to observe airplanes approaching within the low
clouds, these planes are best seen by someone with a good visual acuity in the
contrast range of 1-5%. Since the declination of the slope varies even in normal
individuals, it is possible that a person with lower visual acuity at high contrast
has better function at the lower contrast levels than a person who has higher visual
acuity at high contrast. This is important to remember in all such occupational
tasks that require exceptionally good visual function at low contrast levels (eg.
soldiers, policemen, fire fighters ...). Contrast sensitivity is generally affected in
leprosy patients in all five spatial frequencies. Among them, contrast sensitivity
falling outside the normative range was linked to increasing age, being female and
having a grade 2 deformity. Contrast sensitivity is impaired in leprosy patients
having normal visual acuity. Elderly, deformed, female patients are particularly
burdened with this vision function loss.
10. How to asses people with low contrast
sensitivity
It is important to test patients that have had any trauma or head injuries in the
past. A few different medical and technical accessories have been suggested to
help people with low contrast to enhance their daily activities and consequently
the quality of their lives.
− A gradient amber filter that it initially used for post laser diabetic patients and
for some acquired brain injury patients. This kind of filter can be used in a lighter
or darker version as needed to fit each individual.
− Yellow filter to mark boundaries for hemianopsia patients in close work, reading
and writing. Yellow filters tend to increase contrast in daily activities both in
dark or bright environment.
− Freeform lenses, also known as digital high definition lenses are optimised with
computer controlled surfacing equipment. As every optician should know,
centre of the lens must be in line with PD. The lens design and fabrication itself
can reduce or even completely eliminate certain degree of aberrations.
− Wavefront lenses, special lenses created that take into concern the measure of
optics of the eye. An instrument (wavefront-guided Lasik eye surgery and
aberrometer) is needed that projects uniform light waves through the eye,
228
which reflect off the retina, and then the returning waves of light are analysed.
Higher degrees of aberrations and refractive errors are taken into account.
− Wavefront lasik eye surgery, which reshapes the corneal surface to remove
irregularities. It does not only improve the visual acuity but also increases
contrast sensitivity and fine details. It also reduces risk of post Lasik
complications, such as glare, halos and possible difficulties in night driving. Of
course it depends on the degree of aberrations and the refractive power of the
eye.
− Anti-reflective coatings that enhance contrast
PICTURE 18: Picture shows an example of a perfect eye (piston) compared to eyes with higher
order aberrations (coma, spherical aberration, quadrefoil)
− Neural vision enhancement therapy that involves automated proprietary
algorithms delivered to treatment workstations.
− Video games playing, this provides a complementary route to eyesight
improvement. Although the underlying cortical plasticity that is induced is likely
to be most beneficial for central deficits such as amblyopia, video game playing
may also compensate to some extent for optical and retinal defects by
retraining the visual cortex to make a better use of the information that it
receives, however degraded.
Although there are many positive things about laser treatments, there must also be
a downside of it. Not all refractive surgeons would agree that wavefront guided
Lasik can help with high order aberrations. Furthermore, some studies even show
that both wavefront and conventional Lasik can occasionally cause these
229
aberrations because of artificial changes that are done to the natural shape of the
cornea. Ophthalmology times (April 2005) states that wavefront guided Lasik is
less likely to produce higher order aberrations than the conventional one.
Detection of patients who may be impaired:
− patients that read 1.0 line on the test chart slower with one eye than with the
other
− high order aberrations
− cataracts
− diabetics
− optic nerve disease
− multiple sclerosis (optic neuritis)
− corneal oedema
− age related
− leprosy
− strokes
− Developmental dyslexics
11. Conclusion
Poor contrast sensitivity is common in many visual disorders including cataract,
diabetic retinopathy and many retinal disorders. We can assist contrast sensitivity
in these patients with the use of high contrast filters, better lighting and by the use
of bolder and higher contrast materials. In cataract patients, surgical removal of
the cataract may significantly improve contrast sensitivity.
Eye practitioners typically first offer the least invasive but the most effective
possible treatment for an individual. If it is chance to enhance the quality of vision
without laser refractive treatment, it is suggested to try it first. Wavefront-guided
spectacles as presented higher up might be a bright future for people with low
contrast sensitivity.
Orthoptix iZon lens showed a significant level of patient preference compared
with traditional lenses. A test in an FDA-validated night driving simulator at
55mph shows that people experienced significantly improved values, for example
230
a 20-foot shorted breaking distance compared to people wearing conventional
lenses. These lenses were also preferred by patients with ARMD as improve
distance vision performance in low contrast environment and improved reading
speed by 20%.
Lens filters and accessories not only improve the quality of life by enhancing
vision in daily activities but also improve depth perception.
It is our responsibility as the eyecare practitioners to test patient´s contrast
sensitivity function and to make the right solutions for the possible further
investigations. Contrast sensitivity function does not only enhance our visual
acuity but also improves our daily lives.
12. Bibliography
Windsor, R.L. Ford, C.A. Windsor, L.K. 2014. Contrast Sensitivity and Acquired
Brain Injury . [online] Available at: < http://www.hemianopsia.net/contrastsensitivity-loss/>
[Accessed 20 August 2014].
Heiting . G,2014. High-Definition Eyeglass Lenses. [online] Available at: <
http://www.allaboutvision.com/lenses/wavefront-lenses.htm> [Accessed 20
August 2014].
karpecki P, M. 2007. Individualized High Definition Vision. [online] Available at:
< http://www.optometricmanagement.com/articleviewer.aspx?articleID=100600>
[Accessed 26 August 2014].
Chou, B. 2007. Wavefront Beyond Refractive Surgery. [online] Available at: <
http://www.revoptom.com/content/d/ophthalmic_lenses___and___dispensary/c/15
327/> [Accessed 23 August 2014].
Dean, J, 2011. What The Eyes Reveal. [online] Available at: <
http://www.spring.org.uk/2011/12/what-the-eyes-reveal-10-messages-my-pupilsare-sending-you.php>
[Accessed 2 September 2014].
Heiting, G. 2014. Contrast sensitivity testing. [online] Available at: <
http://www.contrastsensitivity.net/csc.html> [Accessed 2 September 2014].
Good Lite, 2014. Lea contrast sensitivity . [pdf] Good Lite. Available at <
http://www.good-lite.com/cw3/Assets/documents/ContrastSensitivity.pdf
>[Accessed 23 August 2014].
231
Benjamin, W.J. 1998. Borish´s Clinical refraction. [e-book]Elsevier inc. Available
at: <http://www.ebook3000.com/William-J--Benjamin---Borish-s-ClinicalRefraction_88756.html
>[Accessed 26 August 2014].
Ebenezer, D. 2004. Impaired contrast sensitivity among leprosy patients with
normal visual acuity. [pdf]. Available at
<http://www.lepra.org.uk/platforms/lepra/files/lr/Mar05/Lep055_064.pdf>[Access
ed 26 August 2014].
Tan, D.T.H, 2007. Efficacy of neural vision therapy to enhance contrast
sensitivity function and visual acuity in low myopia. . [pdf] Pubmed. Available at
http://www.revitalvision.com/Press/MediaCoverage/JCRS-04-2008.pdf >
>[Accessed 5 September 2014].
232
13. VÝSKYT REFRAKČNÍCH VAD U DĚTÍ A JEJICH
KOREKCE
Bc. Petra Zámečníková
Vedoucí práce: Mgr. Markéta Žáková
Fakulta biomedicínského inženýrství
Katedra přírodovědných oborů
1. Vlastní výzkum
1.1. Cíle práce a hypotézy
Cílem práce je zmapovat rozložení refrakčních vad na vybraném vzorku
předškolních dětí. A následné porovnání výskytu refrakčních vad u vybraného
vzorku s obecnými trendy prevalence refrakčních vad u předškolních dětí.
Pro naplnění cílů práce byly stanoveny tyto hypotézy:
Hypotéza 1: Prevalence refrakčních vad u předškolních dětí kopíruje obecné
trendy rozložení dětské populace.
Hypotéze 2: Anizometropie se obecně vyskytuje u 5 % dětí.
Hypotéza 3: Brýlová korekce je u předškolních dětí častější než korekce
kontaktními čočkami.
1.2. Charakteristika vzorku a metodologie výzkumu
V práci je popsán výskyt refrakčních vad u dětí předškolního věku určený
pomocí objektivní refrakce přístrojem Plusoptix A09. Data byla shromážděna ze
záznamů zdravotních karet Optiky D+P s.r.o., získaných během zrakového
screeningu v mateřských školách v Táboře a jeho okolí (např. Sezimovo Ústí,
Soběslav, Planá nad Lužnicí). Vyšetření probíhala v prosinci 2013 a v lednu 2014.
Do studie bylo zahrnuto každé změřené dítě z Tábora a jeho okolí ve věku 3-6 let,
a které zatím nebylo v péči očního lékaře a nenosilo brýlovou korekci.
Vzhledem k věku vyšetřovaných osob je jako dítě s hypermetropií označeno
každé dítě se sférickou vadou ≥+1 D, jako dítě s astigmatismem je označeno
233
každé dítě s vadou ≥0,75 D. Jako dítě s myopií je označeno každé dítě s vadou ≥-
0,25 D. Pod pojmem anizometropie, zde rozumíme, rozdílnou refrakční vadu na
oku pravém a na oku levém o 1 a více dioptrií. Pod pojmem děti bez nálezu patří
všechny ostatní děti, tedy i děti se sférickou vadou 0,0 až +0,75 D a děti
s astigmatickou vadou 0,25 nebo 0,5 D.
Plusoptix
Série ručních autorefraktometrů Plusoptix je určena převážně dětem nebo
nespolupracujícím pacientům (lidé s vývojovým zpožděním, autismem,
traumatickým poraněním mozku a s omezenou pohyblivostí). Na českém trhu je
v současné době generace 09, konkrétně modely Plusoptix S09 a A09. Verze S09
je určena především pediatrům a očním optikám, přístroj sám vyhodnotí výsledek
měření a doporučí, zda je potřebné dítě podrobněji vyšetřit. Oproti tomu model
A09 je určen především pro screeningová vyšetření a výsledek měření sám
nevyhodnocuje [2,3].
Mezi hlavní výhody přístrojů Plusoptix patří rychlost měření (cca 1 vteřina).
Měření se provádí binokulárně a není potřeba aplikovat oční kapky. Jedná se o
bezkontaktní měření, dětský pacient může sedět na klíně rodiče a obsluha přístroje
provede měření ze vzdálenosti 1 m. Součástí je i analýza rohovkových reflexů
indikujících strabismus. Plusoptix je vhodný pro pacienty od 6 měsíců [2,3].
Princip ručních autorefraktometrů Plusoptix řady 09 je založen na excentrické
fotoskiaskopii. Infračervené světlo prochází přes optická média na sítnici a odráží
se. Podle stupně refrakční vady vzniká na zornici specifický světelný obrazec,
z kterého je následně vypočtena hodnota sférické vady. Měření je opakováno ve
třech meridiánech, aby mohla být určena i případná astigmatická vada. Sférický
rozsah je -7 až +5 D s krokem 0,25 D. Cylindrický rozsah je -7 až +5 D s krokem
0,25 D a 1-180° s krokem 1°. Přístroj určí i velikost zorniček a to v rozsahu 4,0-
8,0 mm, vzdálenost zornic a postavení očí[2,3].
1.3. Vyšetřované osoby
Do výzkumu bylo zařazeno 2004 předškolních dětí. Celkem bylo 934 dívek a
1070 chlapců. U každého dítěte byly změřeny obě oči. Bylo tedy změřeno celkem
4008 očí, 1868 ženských a 2140 mužských očí. Následující graf přehledně
zobrazuje počty dívek a chlapců v jednotlivých věkových skupinách.
234
Graf č.1: Počet dívek a chlapců v jednotlivých věkových skupinách
1.4. Refrakční vady
Rozložení refrakčních vad v populaci předškolních dětí, zachycených
přístrojem Plusoptix A09, vyobrazují následující grafy. Z 2004 změřených dětí
bylo 1704 bez nálezu na obou očích, jednalo se o 790 dívek a 914 chlapců. U 300
dětí byla podchycena refrakční vada alespoň na jednom oku, z toho bylo 144
dívek a 156 chlapců. Tento poměr ukazuje následující graf.
Graf č.2: Poměr mezi dětmi s refrakční vadou a bez této vady
Z celkového počtu 522 očí s nálezem bylo nejvíce očí, které byly astigmatické
(nad 0,75 D). Těchto očí bylo 258 a to odpovídá 49 % ze všech očí s refrakční
235
vadou. Druhou nejpočetnější skupinu tvoří 204 očí s hypermetropií nad +1,0 D.
Myopických očí se sešlo 60. Tato nejmenší skupina odpovídá pouze 12 %.
Graf č.3: Refrakční vady v předškolním věku
Rozdělení podle refrakčních vad a jejich velikosti zobrazuje následující
graf.
Graf č.4: Rozdělení podle refrakční vady a její velikosti
1.5. Hypermetropie
Ze 4008 očí se hypermetropie nad +1 D objevila u 204 očí, což odpovídá 5 %
z celkového počtu očí. U 95 % očí se objevila jiná vada anebo byly bez nálezu.
236
Tento poměr mezi hypermetropickýma a ostatníma očima vystihuje následující
graf.
Graf č.5: Poměr mezi hypermetropickýma očima a očima bez nálezu
nebo s jinou vadou
Další graf podrobněji znázorňuje zastoupení jednotlivých stupňů refrakční
vady mezi dětmi s hypermetropií. Z 204 dalekozrakých očí byla u 72 % vada
menší než +1,75 D (a zároveň větší než +1 D). 20 % očí mělo vadu +2,0 D až
+2,75 D. Hypermetropie mezi +3,0 a +4,75 D byla zaznamenána u 8 % očí. Vada
nad +5 D nebyla zachycena u žádného oka.
Graf č.6: Rozdělení hypermetropie
237
1.6. Myopie
Z 4008 očí se myopie objevila u 60 očí, což odpovídá 1 % z celkového počtu
očí. U 99 % očí se objevila jiná vada nebo byly bez nálezu. Tento poměr mezi
myopickýma a ostatníma očima vystihuje následující graf.
Graf č.7: Poměr mezi myopickýma očima a očima bez nálezu nebo
s jinou vadou
Další graf podrobněji znázorňuje zastoupení jednotlivých stupňů refrakční
vady mezi očima s myopií. Z 60 očí s myopií byla u 97 % očí vada menší než -
1,75 D. 2 % očí mělo vadu -2,0 D až -2,75 D. Krátkozrakost mezi -3,0 a -4,75 D
byla také zaznamenána u 2 % očí. Vada nad -5 D nebyla zachycena u žádného
dítěte.
Graf č.8: Rozdělení myopie
238
1.7. Astigmatismus
Z 4008 očí se astigmatismus objevil u 258 očí, což odpovídá 6 % z celkového
počtu změřených očí. Pod pojmem oko s astigmatismem se skrývá oko
s cylindrickou vadou ≥0,75 D. U 94 % očí se objevila jiná vada, byly bez nálezu
anebo měly astigmatismus menší než 0,5 D. Tento poměr mezi očima s
astigmatismem a ostatníma očima vystihuje následující graf.
Graf č.9: Poměr mezi očima s astigmatismem a očima bez nálezu
nebo s jinou vadou
Další graf podrobněji znázorňuje zastoupení jednotlivých stupňů refrakční
vady mezi očima s astigmatismem. Z 258 očí s astigmatismem byla u 31 % vada
0,75 D. 56 % očí mělo vadu 1,0 D až 2,0 D. Astigmatismus mezi 2,25 a 2,75 D
byl zaznamenán u 7 % očí. Vada nad 3 D byla zachycena u 6 % očí.
239
Graf č.10: Rozdělení astigmatismu podle velikosti
Rozdělení astigmatismu vzhledem k refrakční vadě, tedy podle pozice
sítnicových obrazů vzdáleného bodu při uvolněné akomodaci, zobrazuje
následující graf. Z 258 očí s astigmatismem je nejvíce očí postihnuto složeným
astigmatismem. Z toho větší část tvoří složený astigmatismus hypermetropický a
menší část astigmatismus složený myopický. Smíšeným astigmatismem je
postihnuto 23 % očí ze všech astigmatických očí. A nejméně očí, trpí
jednoduchým astigmatismem, častější byl jednoduchý hypermetropický
astigmatismus oproti jednoduchému myopickému astigmatismu.
Graf č.11: Rozdělení astigmatismu vzhledem k refrakční vadě
1.8. Anizometropie
Pod pojmem anizometropie, zde rozumíme, rozdílnou refrakční vadu na oku
pravém a na oku levém o více než 1 D. Ve studii 2004 dětí byla anizometropie
změřena u 61 dětí, což odpovídá 3 % ze všech změřených jedinců a 20 % z dětí
s refrakční vadou. Z toho u 8 dětí byl rozdíl vady oka pravého od levého větší než
3 D, jednalo se o 0,4 % ze všech změřených předškolních dětí a 2,7 % z jedinců
s refrakční vadou.
240
Graf č.12: Zastoupení anizometropie v populaci dětí
1.9. Děti s brýlovou korekcí
Následující graf a tabulka zaznamenávají kolik dětí ve třídách, kde byl
screening prováděn, bylo již v péči očních lékařů a nosilo korekci. Ve všech
případech se jednalo o brýlovou korekci. Tyto děti v rámci screeningu již nebyly
měřeny přístrojem Plusoptix, protože u nich již byla vada podchycena. Z 2062
dětí nosilo v době screeningu 58 dětí brýlovou korekci, to odpovídá 3 %, u 300
(14 %) dětí se objevila vada alespoň na jednom oku a 1704 (83 %) dětí bylo bez
nálezu na obou očích.
Graf č.13: Počet dětí s brýlovou korekcí
241
Závěr
Ne každé oko se vyvíjí správně a často dochází ke vzniku refrakčních vad.
Záchyt refrakčních vad je velice důležitý, aby se předešlo např. vzniku amblyopie
nebo větší progresi myopie. V České republice mají záchyt očních onemocnění na
starosti hlavně pediatři v rámci pravidelných prohlídek. Ti v případě podezření na
oční poruchu odesílají dítě do rukou očních specialistů.
Práce s dětmi se značně liší od práce s dospělými. U kojenců a batolat nelze
předpokládat, žádnou velkou spolupráci a vyšetřující je odkázán na objektivní
zjišťování velikosti refrakční vady (např. skiaskopii, autorefraktometr) u starších
dětí lze zapojit i subjektivní složku a měřit vizus pomocí optotypů. Děti mají
velkou akomodační amplitudu, proto je potřeba provádět měření v cykloplegii.
Následný výběr vhodné korekční metody je značně individuální. Jako korekční
pomůcku lze použít dioptrické brýle nebo kontaktní čočky, refrakční chirurgie je
pouze okrajová a nastupuje v případě, že selžou první dvě možnosti.
Cílem výzkumu bylo zmapovat rozložení refrakčních vad na vybraném vzorku
předškolních dětí a potvrzení nebo vyvrácení tří hypotéz. Všechny tři hypotézy
byly potvrzeny.
Vyšetření pomocí přístroje Plusoptix patří mezi objektivní metody vyšetření, je
vhodný pro screening, ale nedostatečný pro celkové vyšetření zrakové ostrosti u
dětí. Přesto je důležité, aby screeningová vyšetření u dětí i nadále probíhala.
Citace
[1]ZÁMEČNÍKOVÁ, Petra. Výskyt refrakčních vad u dětí a jejich korekce.
Kladno, 2014. Bakalářská práce. FBMI, ČVUT v Praze. Vedoucí práce Mgr.
Markéta Žáková.
[2] PLUSOPTIX INC. Plusoptix: eye-vision-technology [online]. [cit. 2013-12-
15]. Dostupné z: http://www.plusoptix.com/
[3] VIDERIS S.R.O. Videris [online]. 2013 [cit. 2013-12-15]. Dostupné
z:http://www.videris.cz
[4]PLUSOPTIX INC. PlusoptiX Eye Vision Technology [online]. [cit. 2014-07-
31]. Dostupné z: http://www.plusoptix.com/
242
INCIDENCE OF REFRACTIVE ERRORS IN
CHILDREN AND THEIR CORRECTION
Bc. Petra Zámečníková
Supervisor: Mgr. Markéta Žáková
Faculty of Biomedical Engineering, Department of Natural Sciences
1. Exploratory study
1.1. The hypotheses
The aim of study is to map the distribution of refractive errors on a sample of
preschool children. Comparison of the research results with the general trends in
prevalence of refractive errors in preschool children.
To the aids were set following hypotheses:
Hypothesis 1: Prevalence of refractive errors in preschool children follows the
same general trends in the distribution of the child population.
Hypothesis 2: Generally anisometropia found in 5% of children.
Hypothesis 3: Spectacle is more common than correction of contact lenses in
preschool children.
1.2. Characteristics of the sample and research
methodology
The study describes the occurrence of refractive errors in preschool children.
Children were measured by Plusoptix A09. Data were collected from medical
cards of Optika D + P s.r.o. The examinations were held in December 2013 and
January 2014 in for example Tábor, Planá nad Lužnicí, Sezimovo Ústí. The
children were 3-6 years old. They have not yet been in the care of an
ophthalmologist or wore spectacle correction.
A child with hyperopia means the child with spherical aberration ≥ +1D.
Every child with a cylinder disorder of ≥ 0.75 D is marked as a child with
astigmatism. Every child with a defect ≥ -0, 25 D is marked as a child with
myopia. The anisometropia is different refractive error in the right eye and the left
243
eye of one or more diopters. The children without finding is children with
spherical aberration 0.0 to +0.75 D or children with astigmatic defect 0,25 or 0,5
D.
1.3. Plusoptix
Plusoptix A09 is 3rd generation Binocular Autorefractor. It is especially
designed for pre-verbal infants (6 months and older) as well as non-cooperative
patients. This includes patients with developmental delay, autism, traumatic brain
injury and restricted mobility. Taking a measurement is easy and takes less than
one second. Start the camera by pressing the trigger, a warble sound attracts
attention, capture both eyes in the white rectangle on screen and a measurement is
performed automatically. Measurement distance is 3.3 feet (1 meter) with a
tolerance of +-2 inches (+- 5 centimeters), so slightly moving patients can be
measured, too[4].
Measurement results are displayed on screen immediately. Readings include
full refraction, pupil sizes, PD and corneal reflexes. Autorefractor plusoptiX A09
measures refraction by means of photo-retinoscopy. It’s the same as retinoscopy
with the only difference being that low level infrared light is used instead of
visible light to avoid glare. Infrared light is completely innocuous and contained
in sunlight as well as all incandescent lights (e.g. light bulbs, halogen spots etc.).
The spherical refraction is calculated based on the crescent pattern within the
pupil. Measurements are performed in three meridians in order to determine
cylinder and axis[4].
1.4. Investigated children
The survey included 2,004 preschool children. In total were 934 girls and
1,070 boys. Every child was measured binocularly. It was therefore measured
total eyes 4008 (1868 women and 2140 men's eyes). The following chart shows
the numbers of girls and boys in different age groups.
244
Chart 1: Number of girls and boys in different age groups
1.5. Refractive errors
The following graphs depict the distribution of refractive errors in a
population of preschool children. 2004 children were measured by Plusoptix
A09. 1704 children were without finding in both eyes, 790 of them were girls and
914 boys. 300 children were with refractive error at least in one eye (144 were
girls and 156 boys). This ratio is shown in the following chart.
Chart 2: Ratio between children with refractive error and without this defect
From a total of 522 eyes with the finding were most eyes astigmatic (0.75
D and more). These eyes were 258 and it means 49% of eyes with refractive error.
The second largest group is formed by 204 eyes with hyperopia over +1.0 D.
245
Myopic eyes were sixty. This was the smallest group (only 12% eye with
refractive error).
Chart 3: Refractive errors in the preschool age
The following chart shown distribution of refractive errors and their size.
Chart 4: Distribution according to size and refractive error
1.6. Hypermetropia
Of the 4008 eyes is 204 with hypermetropia over +1 D, which corresponds to
5% of the total number of eyes. 95% of all eyes were without findings or with
other refractive errors. The following graph described the ratio between
hypermetropic eyes and the others.
246
Chart 5: Ratio between hypermetropic eyes and eyes without
the finding or with other errors
The next graph shows the degrees of hyperopia among the preschool
children with hyperopia. From 204 hypermetropic eyes had 72% smaller defect
than +1.75 D (and greater than +1 D). 20% of eyes had a defect from +2.0 D to
+2.75 D. Hyperopia between +3.0 and 4.75 D were observed in 8% of eyes. Error
over +5 D was detected in no eye. The next graph shows the degrees of hyperopia
among the preschool children with hyperopia.
247
Chart 6: Distribution of hypermetropia
1.7. Myopia
From 4008 eye were 60 myopic eyes, it means 1% of the total number of eyes.
99% of all eyes were without findings or with other refractive errors. The
following graph described the ratio between myopic eyes and the others.
Chart 7: Ratio between myopic eyes and eyes without the
finding or with other errors
The next graph shows the degrees of myopia among the preschool children
with myopia. From 60 eyes myopic eye had 97% smaller defect than -1.75 D. 2%
of eyes had a defect from -2.0 D to -2.75 D. Myopia between -3.0 and -4.75 D
were observed in 2% of eyes, too. Error over -5 D was detected in no eye. The
next graph shows the degrees of myopia among the preschool children with
myopia.
248
Chart 8: Distribution of myopia
1.8. Astigmatism
From 4008 eye were 258 astigmatism eye appeared at 258, which corresponds
to 6% of the total of the measured eye. The eye with astigmatism is the eye with
the cylinder error ≥ 0.75 D in the study. 94% of all eyes were without findings or
with other refractive errors. The following graph described the ratio between
astigmatic eyes and the others.
Chart 9: Ratio between astigmatic eyes and eyes without the
finding or with other refractive errors
The next graph shows the degrees of astigmatism among the preschool
children. From 258 astigmatic eye had 31% refractive error 0.75 D. 56% of
astigmatic eyes had the error from 1.0 D to 2.0 D. 7% of eyes had the cylinder
error from 2.25 D to 2.75 D. Astigmatism over 3 D was detected in 6% of
astigmatic eyes.
249
Chart 10: Distribution of astigmatism by size
Astigmatism may also be classified with respect to the relative position of
the retinal images of a distant object under conditions of minimal accommodation.
This distribution is shown in the following chart. From 258 eyes with astigmatism
are the most eyes with compound astigmatism. The composed hyperopic
astigmatism is more frequent than composed myopic astigmatism. Mixed
astigmatism is in 23% of the all astigmatic eyes. The simple astigmatism appears
by a minimum of eyes. The simple hyperopic astigmatism is more frequent than
simple myopic astigmatism.
250
Chart 11: Distribution of astigmatism with respect to the
refractive error
1.9. Anisometropia
The anisometropia means the different refractive error between the right eye
and the left by more than 1 D in the study. In a study of 2004 children were
anisometropia measured by 61 children, it is corresponding with 3% of all
children and 20% of all children with refractive error. Eight of all children had the
different error in the right eye from left more than 3 D, it was about 0.4% of the
all measured pre-school children and 2.7% of those with refractive error.
Chart 12: Representation of anisometropia in the population of
preschool kids
1.10. Children with spectacle correction
The following chart shows the number of children, who were in the care of
ophthalmologists and wore correction, and who were in classes where screening
was conducted. In all cases, it was the spectacle correction. These children were
not measured by the Plusoptix in the screening because their refractive errors were
recorded. 58 children from 2,062 wore spectacle correction at the time of
screening. It means 3% children wore spectacle and no child wore contact lenses.
251
Chart 13: Number of children with the spectacle correction
Conclusion
Not every eye develops properly and refractive errors emerge often.
Detection of refractive errors is very important to prevent such amblyopia or
progression of myopia. Mainly pediatricians are responsible for the detection of
refractive errors in the Czech Republic. The pediatricians send a child to eye
specialists in case of suspected ocular disorders.
Work with children is very different from the work with adults. In infants
and toddlers cannot be expected any great cooperation and eye specialist is
dependent on the objective detection of refractive error (eg, skiascopy,
autorefractometer).
The subjective methods of measure visual acuity and using the charts may
involve in older children. Children have great accommodative amplitude, so the
measure in cycloplegic is necessary. Consecutive selection of correction method
is very individual. As a corrective aid can be used eye glasses or contact lenses.
Refractive surgery is only marginal and it is particular if the first two possibilities
fail.
The aim of the research was to map the distribution of refractive errors on
representative sample preschool children and confirmation or refutation of the
three hypotheses. All three hypotheses were confirmed.
Examination the device Plusoptix among the objective methods of
examination, it is suitable for screening, but insufficient for a complete
252
examination of visual acuity in children. Nevertheless it is important that
screening for children, remains.
Citation
[1]ZÁMEČNÍKOVÁ, Petra. Výskyt refrakčních vad u dětí a jejich korekce.
Kladno, 2014. Bakalářská práce. FBMI, ČVUT v Praze. Vedoucí práce Mgr.
Markéta Žáková.
[2] PLUSOPTIX INC. Plusoptix: eye-vision-technology [online]. [cit. 2013-12-
15]. Dostupné z: http://www.plusoptix.com/
[3] VIDERIS S.R.O. Videris [online]. 2013 [cit. 2013-12-15]. Dostupné
z:http://www.videris.cz
[4]PLUSOPTIX INC. PlusoptiX Eye Vision Technology [online]. [cit. 2014-07-
31]. Dostupné z: http://www.plusoptix.com/
253
14. GAS PERMEABLE CONTACT LENSES
FLUORESCEIN PATTERN
Mia Kraljić1
, Kristina Mihić2
, Sonja Drugović2
1
student at University of Applied Sciences Velika Gorica
2
assistants at University of Applied Sciences Velika Gorica
Introduction
Fluorescein instillation is the best way to determine the relationship
between a rigid contact lens and the cornea. Staining the tear film shows us the
amount of tears under the lens. In order to tear film become fluorescent should be
a minimum thickness of 60 microns with a 0.025 % fluorescein in its composition.
Areas of contact and areas with thin tear film are shown in dark blue,
while areas with a thick layer of tears and the highest concentration of fluorescein
as a bright yellow. Everything else we see in different shades of green. For this
reason the dark areas are not necessarily the point of contact, but it is possible that
the tear film is too thin to become fluorescent.
At lower concentrations, the fluorescent image looks flatter than with
normal amount. This case is also possible when fluorescein runs out.
For viewing fluorescein patterns and staining, magnification, cobalt-blue
filter and yellow barrier filter are needed.
There are several pattern types: optimal fit, flat and steep spherical fit and
astigmatic – with the rule type with steep and flat lens; and against the rule type
with steep and flat lens. Alignment is considered to be the best fit pattern.
For clients with keratoconus, RGP lenses are the only solution. That is
why lens fitting has to be precise. The three-point touch is considered the optimal
fit for keratoconus.
254
Rigid gas permeable contact lenses
Rigid gas permeable or RGP contact lenses are made of hard material but
not quite as rigid as PMMA. They are much easier to fit and transmit oxygen, but
the comfort is poorer than with hydrogel materials.
RGP lenses are usually small, only about 9.0 mm in diameter. Movement
of the lens, or “lag”, is usually 2-3 mm because even they need to move to transfer
oxygen to cornea. Lenses are fit to tuck under upper lid to minimise the lid feel.
Most contact lens practitioners now fit rigid lenses on the basis of a trial
fit. A lens close to the parameters of the lens the practitioner guesses will work is
placed on the cornea. Now the practitioner examines movement, and the best way
to do it is with fluorescein examination.
Fluorescein
In 1888, fluorescein was first used for investigating corneal lesions by
Straub. It was only used with white light until Obrig in 1938 discovered that
cobalt blue filter enhances viewing of fluorescein patterns.
Fluorescence intensity varies with the relative thickness of the tears. That
is why the fluorescent patterns are useful RGP lenses practitioners. Thicker layers
of tears are seen as bright yellow areas, and thin layers and areas of contact as
dark blue. Below critical thickness, there is no visible fluorescence. For example,
the tear film needs to be at least 60 µm in thickness with fluorescein concentration
of 0.025 %. Intensity diminishes as the tears dilute the concentration over time.
Fluorescein pH has a significant effect on fluorescent properties. A pH of
less than 6.0 has one half the fluorescence of a neutral pH of 7.0.
Fluorescein is available in impregnated strip of sterile liquid form.
1. Fluorescein impregnated paper strips are dry and require wetting with a
liquid, buffered solution. The strip greatly reduces the risk of bacterial
contamination.
2. Sterile fluorescein is available in liquid form, but is excellent medium for
culturing Pseudomonas species. Therefore, the sterile liquid is available
in single doses to help prevent contamination with bacteria.
3. Fluorexon is high molecular-weight liquid fluorescein used for soft
lenses.
255
The instillation of fluorescein is performed below the upper or lower
eyelid. When using strips, you need to be careful not to injure the epithelium and
create area of staining. The client needs to blink several times to fluorescein is
mixed with tears. Fluorescein should never be applied directly to the cornea.
The concentration of fluorescein is highly dependent on the technique of
applying fluorescein strips. A repeatable procedure such as saturating the strip and
shaking off the excess before application can help maintain roughly the same
concentration.
Fluorescein patterns
Fluorescein patterns provide a simple picture of a complex threedimensional
tear layer. Clearance areas become increasingly brighter to a certain
thickness. Dark areas do not necessarily signify that pressure is applied to the
cornea. The area can have a very thin tear layer, or an alignment relationship.
For viewing fluorescein patterns, cobalt-blue filter or ultraviolet light and
yellow barrier filter (Kodak Wratten 12, Wratten 15, or Tiffen 2 photographic
filter) in observation system are needed. A Wratten 45 filter can be used in front
of white light to replace cobalt filter.
Eccentricity plays a large role in pattern appearance. A high shape factor
or low eccentricity means there are low amounts of flattening out toward the
periphery. Low shape factors or high eccentricity indicates a large amount of
corneal flattening toward the periphery.
Pattern reading should be identified as central, mid-peripheral, and
peripheral. Little to no movement usually indicates a steep lens. Excessive
movement can indicate a flat lens. In rapid phase, the lens is pulled up by the
upper lid, and drops back into position in slower phase. Too much movement can
result in unstable vision.
Optimal fit pattern
Most practitioners consider alignment as optimal fit. Base curvature is
parallel to the cornea with evenly thin tear film under the lens. A cross-sectional
view reveals contact lens and cornea are parallel through entire optical zone with
edge lift in the periphery.
256
Picture 1. Optimal fit
Flat fit pattern
Dark area in centre surrounded by clearance is a clear sign of a flat lens.
The tear film is thin or non-existent in central area and thick in periphery. The
darkness in fluorescein image indicates pressure on the cornea. The smaller the
dark area, the greater the pressure. On the other hand, the larger the dark area, the
closer the lens is to alignment. In cross-section the touch between contact lens and
cornea is visible in central optical zone.
A flat lens is more easily decentred or dislodged with blink and chances of
losing the lens are increased.
Picture 2. Spherical flat pattern
Beginning on the left is an alignment pattern. The dark areas are at
maximum. From left to right, the patterns represent a series of base curves that are
progressively flatter. The lens on the right is an excessively flat lens.
Picture 3. Increasing flatness
257
Steep fit pattern
Steep lenses have a central area of clearance in the pattern. Steep
fluorescein patterns have the greatest fluorescence under the central portion of the
lens where the tear film is the thickest while the periphery is dark because of the
contact between cornea and contact lens. A cross-section reveals clearance in
central area surrounded by touch.
Steep lenses are usually well centred. They are noted for initial comfort
and can later develop into hazy vision and discomfort at the end of the day. Lack
of lens movement is also a telltale sign.
Picture 4. Spherical steep pattern
Astigmatic fluorescein patterns
Astigmatic fluorescein patterns have different appearances than spherical
patterns. Cornea has different curvatures in its meridians. Probably the best way to
understand toric patterns is to consider the lens-to-cornea relationship of each
principal meridian on its own.
With the rule
With the rule type of astigmatism appears as “H” type, or classic
“dumbbell” pattern. The dumbbell pattern appears when there is bearing along the
entire flat meridian.
With the rule type of cornea is fitted with alignment lens. The lens has
midperipheral touching along the horizontal meridian and midperipheral clearance
along the vertical meridian. In horizontal cross-section the contact lens is parallel
with cornea and in vertical cross-section touching in the optical zone is visible.
258
Picture 5. With the rule (WTR) cornea and alignment lens
A WTR cornea and flat fluorescein pattern differ from those of a spherical
cornea in the shape of bearing area. The central bearing area of a toric cornea is
oval in shape rather than round. Because of the inferior positioning there is little
to no movement.
Picture 6. With the rule (WTR) cornea and flat lens
A WTR cornea and steep lens look just like a spherical steep lens in the
central area. Apical clearance appears in both a toric and spherical lens. The
bearing areas for a WTR cornea are along the flatter, horizontal axis. The steeper
the lens, the smaller the bearing area.
Typical case of WTR cornea and steep lens has central clearance,
midperipheral bearing along the horizontal axis, and midperipheral clearance
along the vertical axis.
In vertical cross-section there is no touch and in horizontal cross-section
there are small contact areas in periphery.
259
Picture 7. With the rule (WTR) cornea and steep lens
Against the rule
An against-the-rule (ATR) cornea and alignment lens pattern appear
almost the same as a WTR pattern, only rotated 90 degrees. The “dumbbell” is
oriented vertically. A spherical lens on an ATR cornea is entirely parallel to
vertical meridian.
In vertical cross-section the contact lens is parallel with cornea and in
horizontal cross-section touching in the optical zone is visible.
Picture 8. Against the rule (ATR) cornea and alignment lens
Against the rule cornea with flat lens appears like with the rule type of
cornea with flat lens only rotated for 90 degrees.
The same case is with steep lens, it pattern is similar to WTR cornea and
steep lens only rotated 90 degrees.
The amount of toricity affects the appearance of the pattern. The greater
the toricity, the smaller the alignment area and the more apparent the dumbbell
becomes.
260
Keratoconus and contact lenses
Keratoconus has a characteristically different pattern because of the
topography. An alignment, or three-point touch, pattern has a central dark area, a
midperipheral light area and a peripheral dark area.
False fluorescein patterns have an appearance opposite to that of the true
fitting relationship. A pseudo flat and pseudo steep pattern can appear because the
fluorescein has not penetrated under the lens. Adding more fluorescein is the best
way to determine if the pattern is false. Having the patient blink to increase flow
under the lens is also helpful.
References
Hom, Milton, Bruce, Adrian, Manual of contact lens prescribing and fitting,
Butterworth Heinemann, 2006.
Franklin, Andrew, Franklin, Ngaire, Rigid gas-permeable lens fitting, Butterworth
Heinemann, 2007.
261
15. JARNÍ SEMESTR 2014 V CHORVATSKU
Hašková Barbora, Krchňáková Veronika, Rosová Kateřina,
Odvárková Zuzana
Katedra optometrie a ortoptiky, LF Masarykova univerzita
Jarní semestr 2014 v Chorvatsku
Své studium na University of Applied Sciences
Velika Gorica v Chorvatsku jsme započaly 1. března 2014.
Tato chorvatská soukromá universita, která se nachází
přibližně 16 km jihovýchodně od hlavního města Záhřebu,
nabízí graduální i
postgraduální studium.
Studenti si mohou
vybrat mezi denním a dálkovým studiem.
Universita zájemcům o studium nabízí
možnost výběru z pěti možných studijních
oborů, které zahrnují i studium Optometrie. V současné době má universita 920
studentů, kteří pravidelně dochází na denní studium. Složení studentů na
universitě je věkově velmi odlišné, hlavně pokud se zaměříme na obor
Optometrie. Vysokoškolské vzdělání si zde doplňuje řada lidí, kteří jsou již dávno
zaběhlí v pracovním procesu. Obor Optometrie zde mimo Chorvatů studuje také
množství slovinských studentů, kteří aktuálně ve své rodné zemi nemají možnost
studia Optometrie. V rámci Chorvatska je tato universita jediná, která nabízí
studium Optometrie, takže se zde střetávají studenti ze všech koutů tohoto
přímořského státu. Momentálně je nabízeno pouze bakalářské studium
Optometrie, ale během příštích let by nabídka měla být rozšířena také o
magisterské studium.
Mapa Chorvatska; Velika Gorica
Nová budova university
262
V současné době universita disponuje dvěma budovami. Stará budova ve
svém přízemí zahrnuje administrativní prostory. Učebny pro studenty můžeme
nalézt taktéž v přízemí a v prvním patře. Většina učeben je vybavena počítačovou
technikou, kterou studenti využívají například při závěrečných písemných
zkouškách a testech. Ve druhém patře budovy je sídlo
děkanátu a sekretariát. Stará budova také zahrnuje
postranní křídlo, v jehož přízemí se nachází velká
posluchárna. První patro tohoto křídla je celé věnováno
oboru Optometrie. Nachází se zde malá posluchárna a
také vyšetřovna, rozdělená na pět boxů, které jsou
vybaveny všemi základními pomůckami pro
vyšetřování klientů. Každý box nabízí
studentům jiné druhy optotypů, které obsahují
různé testy pro doladění výsledné korekce
daného klienta. První dva boxy jsou navíc
vybaveny foroptery. K dispozici zde mají
studenti také štěrbinové lampy a keratometry. Další křídlo staré budovy zahrnuje
knihovnu, kde si studenti mohou bezplatně zapůjčit odbornou literaturu, která je
nabízena v chorvatské i anglickém jazyce. Stará budova také studentům a
vyučujícím nabízí možnost posezení ve školní kavárně, kde se podává řada
teplých i studených nealkoholických nápojů. Kavárna je přístupná i veřejnosti a
nabízí hostům vnitřní posezení v příjemném zázemí či venkovní posezení pod
slunečníky. Nová budova byla otevřena 5. května 2014 a my měly tu čest
zúčastnit se slavnostního otevření. Budova je moderně vybavena a každá učebna
má klimatizaci. Kromě poslucháren zde také můžeme nalézt kabinety vyučujících
a také pokoj pro dojíždějící vyučující. Určité posluchárny jsou dle našeho názoru
nešťastně řešené. Jsou příliš úzké a dlouhé. Pokud student nesedí v některé
z prvních pěti lavic, možnosti získat z přednášky nové informace jsou značně
omezené. Do budoucna má universita v plánu ještě další přestavby a značné
rozšiřování studijních prostor díky neustále se zvětšujícímu zájmu o studium.
Výuka probíhala převážně individuálně. Společně s chorvatskými kolegy
jsme absolvovaly pouze hodiny angličtiny, přednášky z kontaktních čoček a
Práce v laboratoři
Práce se štěrbinovou lampou
263
refrakci ve vyšetřovně. Kantoři k nám měli velice vstřícný a laskavý přístup. Díky
malému počtu posluchačů ve třídě jsme měly možnost se hodně ptát a dozvědět se
tak co nejvíce nových a velice cenných informací pro náš obor. Výuka probíhala
velice podobně jako na domácí universitě – během semestru přednáškové bloky,
které byly u některých předmětů rozvinuty o průběžné testy a na konci semestru
ústní a písemné zkoušky. V některých předmětech jsme musely vypracovat a
přednést před ostatními kolegy prezentace, které se vztahovaly svým obsahem
k danému předmětu. Velikým přínosem ve studiu pro nás byla možnost si valnou
většinu teoretických poznatků z přednášek vyzkoušet vzápětí v praxi. Většinu
času jsme tedy strávily v místní vyšetřovně, kde se nám věnovali také velice
individuálně. Na universitě je výuka výrazně přizpůsobena pracujícím studentům.
Je proto zcela běžné, že studenti tráví nejvíce času ve škole v pátek a v sobotu.
Výjimkou ovšem není ani případ, kdy strávíte ve škole celý víkend od rána až do
večera.
Úroveň vyučujících kantorů na universitě je velice vysoká. Studenti jsou školeni
opravdovými profesionály ve svém oboru. Řada z nich se
ještě dál průběžně vzdělává a tak přináší studentům stále
nové a aktuální poznatky z jejich oboru. Jelikož je
universita soukromá, může si dovolit pro své studenty
zaplatit ty nejlepší učitele. Kromě chorvatských kantorů,
kteří měli naprosto profesionální přístup, jsme se setkaly i
s vyučujícím z Rakouska, Švýcarska a Slovinska. Hodiny probíhaly převážně
v anglickém jazyce, pouze výjimečně v chorvatštině. Kantoři po studentech při
závěrečných zkouškách chtěli převážně jen to, co bylo zmíněno na přednáškách či
bylo uvedeno ve studijních textech. Studentům tedy v podstatě stačí chodit na
přednášky a dávat na nich pozor k tomu, aby úspěšně zvládly zkoušky a dokončili
studium.
Nezapomenutelným zážitkem pro nás také byla účast na druhé
optometrické konferenci centrální a
jihovýchodní Evropy, která se letos konala na
Istrii v krásném přímořském městečku
Rovinj. Aktivně jsme se zapojily do
Jedna z mála hodin v chorvatštině
Workshop; konference v Rovinji
264
pomocných prací, které byly pro pořádání konference nezbytné. První dva dny
konference byly věnovány workshopům, které zahrnovaly nejrůznější témata.
Účastníci si mohli vyzkoušet práci na štěrbinové lampě, vyšetřování forií a tropií
a mnoho dalších užitečných věcích. Další dva dny poté byly věnovány
přednáškovým blokům. Své prezentace zde přednesli zástupci z Rakouska,
Německa, Slovinska, Švýcarska, Kanady… Samozřejmě nechyběly ani příspěvky
od chorvatských kolegů a také příspěvky české delegace. Účastníci konference
měli i volný čas, který mohli trávit buď u hotelového bazénu, na místní pláži či
procházkou v úzkých uličkách malebného městečka.
Doufáme, že náš studijní pobyt odstartoval novou éru zahraničního studia.
Člověk musí něco obětovat, aby mohl absolvovat studium v zahraničí. Oběti
ovšem zdaleka nepřesáhnou pozitiva, přínosy a výhody, které studium v zahraničí
přinese. Není nic lepšího než se potkávat s lidmi z vašeho oboru a vyměňovat si
navzájem svoje rady a poznatky týkající se dané problematiky. Našeho výjezdu
rozhodně nelitujeme a vřele doporučujeme všem dalším studentům, ať to zkusí
také. Nebyly jsme první a snad ani poslední, kdo náš obor reprezentoval
v zahraničí.
265
THE SPRING SEMESTER 2014 IN CROATIA
Hašková Barbora, Krchňáková Veronika, Rosová Kateřina,
Odvárková Zuzana
Departement of optometry and orthoptics, LF, Masaryk university
Spring Semester in Croatia
Our study began on 1 March, 2014 at the University of Applied
Sciences Velika Gorica in Croatia. This Croatian private
university is located approximately 16 km from the capital of
Croatia - Zagreb. At this university people can study Graduate
and Postgraduate studies in a full-time or distance form.
Students can choose from 5 different departments, one of
which is also Optometry. At present, the university is attended
by 920 students, who are prepared to study every day. Students of Optometry are
people of different age. There are a lot of
people with years of practice and
experience who wish to complete their
university education. Many students come
from Slovenia and attend the university in
Croatia because they have no university of
Optometry in their home country. This is the only university that provides study
of Optometry in Croatia therefore students from the whole country meet here.
Currently, students can get only Bachelor´s degree in Optometry, but within the
following years the offer should be extended to Master’s degree.
A map of Croatia; Velika
Gorica
ng
266
Presently, the university consists of two buildings. The old one comprises
administrative rooms and some classrooms on the ground floor and some more
classrooms on the first floor. Most of the lecture rooms are
equipped with computer technology which is used for final
exams and tests. On the second floor there is the seat of
Dean’s Office and the Secretariat. The old building also
provides an adjacent building where a large lecture room is
located on the ground floor. The first floor is devoted to the
department of Optometry. There is a small lecture room
and a laboratory which is divided into 5 boxes. Each box is equipped with basic
aids for examination of clients. There are different kinds of optotypes with
different binocular tests for examinations. Students can use a Foropter, a
Biomicroscope and a keratometer for practical investigation.
The other part of the old building consists of a library where students can borrow
professional literature in Croatian or English language. Behind the old building
there is a university cafeteria where people
can order hot or cold non-alcoholic drinks.
The cafeteria is open to public too and it
offers homely inside seating as well as outside
seating under the parasols.
The new building has been opened since 5
May, 2014 and we took part in the opening
ceremony. The building is modern and is air-conditioned. Next to the lecture room
there are teachers’ staffrooms and a room for guests. The university plans more
construction work and expansion of the lecture rooms due to the high interest in
the study of Optometry.
During our stay, we usually had individual lessons. Together with our Croatian
schoolmates we used to attend only English and a subject called Contact lenses
and a practical part of refraction in examination rooms. The
lecturers were helpful and kind. We had the opportunity to
make a lot of inquiries and gained new knowledge in our field.
The education system at University of Applied Sciences is very
similar to that of Masaryk University – during the semester
A practice in laboratory
Working with a biomicroscope
One of the lessons in croatian
language
267
there is a block of lectures with continuous tests and oral or written exams at the
end of the semester. We had to prepare a few presentations from some subjects
and then we presented them to our schoolmates. One of the biggest advantages
was that we could try new theoretical knowledge in practice. We spent a lot of
time in the laboratory. Lots of the students were also people who worked, so it
was usual that the lessons took place on Fridays and sometimes also at weekends.
The university has really high-quality lecturers; students have the chance to be
taught by real professionals in their spheres. Some of the teachers go through
further studies, and then they pass the new and up-to-date information onto their
students. We have met lecturers from Croatia, Austria, Switzerland and Slovenia.
We attended lessons mostly in English and only a few of them were in the
Croatian language. The information for the final tests was given during the
lessons in the presentations or was written in the study texts. Thus to be present at
the lessons, to pay attention and to write down important notes was crucial, yet it
was enough for passing the final exams.
A good experience was our participation in The Second Optometric Conference of
the Central and South-Eastern Europe which
took place in Istria at the beautiful seaside of
the town Rovinj. We helped with the
organisation. The first two days of the
conference were devoted to the workshops
with interesting topics such as work with a
biomocroscope, investigation of tropia or phoria etc. Participants could listen to
the presentations which were given by people from Austria, Germany, Slovenia
and Canada, and of course, by our Croatian colleagues and delegation from the
Czech Republic.
We hope that our study stay will start a long cooperation with foreign universities
and that the opportunities for this kind of study will be increased. While the
student has to sacrifice something to study abroad, his or her obligation is not
bigger than the positive sides and advantages to it. It is very good and helpful to
meet people who are interested in the same things. You can exchange ideas and
knowledge with each other. We are very glad that we could travel and study in
A workshop at the Conferece in Rovinj
268
Croatia and we recommend other students to try it and find new experience with
this amazing opportunity!
269
POSTERY (POSTERS)
16. PŘÍSTROJE PRO MĚŘENÍ ROHOVKOVÝCH
PARAMETRŮ
Bc. Hana Šimková
Spoluautor: Mgr. Pavel Beneš, Ph.D.
Katedra optometrie a ortoptiky, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity
Základní rohovkové parametry
Měření rohovkových parametrů patří k základním a stěžejním metodám
v praxi optometristy a oftalmologa. Jejich význam je nejen při aplikaci tvrdých,
ale i měkkých kontaktních čoček, dále při screeningu rohovkových ektázií a
pozorování možných změn a procesů na předním segmentu oka souvisejících
mimo jiné i s nošením kontaktních čoček. Jemné změny a odchylky profilu tkáně
rohovky, způsobené např. kontaktními čočkami nebo počínající patologií mohou
být indikátory možných blížících se komplikací.
Základními měřitelnými rohovkovými parametry jsou: poloměry křivosti přední a
zadní plochy, rohovkový astigmatismus, excentricita, její optická mohutnost,
tloušťka, citlivost.
270
K základním metodám řadíme mechanickou či automatickou keratometrii a
topografii, k novějším pak patří optická koherenční tomografie a další
sofistikované přístroje pro zobrazování a hodnocení předního segmentu oka.
Samotné zjišťování keratometrických hodnot poskytuje pouze omezené informace
o přední ploše rohovky, je tak potřeba získat více metrických a doplňujících
údajů.
Mimo tato běžná vyšetření, rozšířená především v praxi optometristů, jsou
rohovkové parametry důležitou charakteristikou v rohovkové a refrakční chirurgii.
Stále více vyhledávané refrakční zákroky, ale i terapeutické indikace jako je např.
crosslinking, jsou na těchto přístrojích plně odkázány. Svoji významnou roli mají
také v kataraktové chirurgii, zejména při následném zjišťování aberací oka.
Přístroje pro měření rohovkových parametrů
Keratometrie
Pojem keratometrie znamená měření poloměrů křivosti přední plochy
rohovky. Ve skutečnosti jde o nejběžněji využívanou metodou vyšetření zakřivení
rohovky, kdy se měří poloměr křivosti přední plochy rohovky a orientace hlavních
řezů astigmatismu. Měřená oblast rohovky se liší dle typu přístroje, ale zpravidla
se pohybuje v rozmezí 2-4 mm okolo jejího centra. Získané hodnoty poloměru
křivosti jsou pak udávány v milimetrech nebo v dioptriích. Z rozdílu hodnot mezi
nejplošším a nejstrmějším meridiánem je možné zjistit i velikost astigmatizmu
přední plochy rohovky, který má vliv na celkový refrakční stav oka.
První keratometr (oftalmometr) byl sestrojen roku 1856 Hermannem von
Helmholtzem (1821–1894).
Principem keratometru je odraz dopadajícího světla od přední plochy
rohovky, která se chová jako konvexní zrcadlo (tzn. vznik Purkyňových obrázků).
Samotné měření probíhá za použití testové značky o dané velikosti a umístěné do
známé vzdálenosti před oko. Pozorovatel pak sleduje zdánlivý, přímý a zmenšený
obraz těchto značek. Velikost následného obrazu se stanovuje z poloměrů křivosti
přední plochy rohovky. Testové značky jsou voleny tak, aby jejich výsledné
zobrazení bylo v koincidenci, v takovém případě je měření validní.
271
Při práci s přístrojem je nutné brát ohled na způsob zobrazování naměřených
hodnot. U mechanických keratometrů jsou hodnoty odečítány na stupnici přístroje
a testové značky pozorovány okulárem. U automatických keratometrů se využívá
elektronika, světelné a detekční diody. Jejich obrazy jsou snímány CCD kamerou
a následně vyhodnoceny. Některé automatické keratometry jsou kombinovány
s refraktometry, tonometry, pachymetry, topografy, aberometry i jako vícečetné
kombinace.
Mechanické keratometry
Helmholtzův keratometr
Helmholtzův keratometr byl sestrojen jako první keratometr, který
používal pro pozorování dvou petrolejových lamp.
Javal-Schiötzův keratometr
Javal – Schiötzův keratometr byl vynalezen lékaři L. É. Javalem a H. A.
Schiötzem a ještě nyní je řazen mezi nejrozšířenější mechanické přístroje
k měření zakřivení rohovky. Měření probíhá v centrální části rohovky o průměru
cca 3,6–4,2 mm.
Keratometr využívá dvou testových značek, červeného obdélníku a zelené
pyramidy.
Největší využití Javal – Schiötzova keratometru je v kontaktologii, při diagnostice
keratokonu a při korekci afakických očí.
Hartingerův keratometr
Tento mechanický keratometr od firmy Zeiss používá pevné značky,
zdvojení a posunutí značek se uskutečnuje pomocí dvou diasporametrů mezi
čočkami objektivu.
Sutcliffův keratometr
U Sutcliffova keratometru vyráběného firmou Bausch and Lomb se měří
oba hlavní řezy při jednom nastavení přístroje. Testovací značky jsou tvořeny
třemi kružnicemi a znaménky + a -, které musí být ve vzájemné koincidenci.
272
Littmanův keratometr
Littmanův keratometr je nyní považován za jeden z nejpřesnějších
mechanických keratometrů. Jako testové značky zde najdeme dutý a pevný kříž.
Automatické keratometry
Automatické keratometry se využívají nejčastěji v kombinaci s dalšími
přístroji, a to např. s autorefraktometrem, tonometrem, pachymetrem nebo
v kombinacích.
U těchto přístrojů je využíváno principu elektrických ovládacích prvků,
světelných a detekovacích diod. K provedení centrace a samotnému měření
poloměru křivosti rohovky se využívá počítače. Největší výhodou automatických
keratometrů je přesné zhodnocení maximálního a minimálního řezu v centrální
části rohovky a to v průměru až 7,5 mm.
Důležitou součástí přístroje je také detektor záření – CCD kamera, převod
informace do digitální podoby a displej nebo monitor.
Při měření zakřivení rohovky automatickými keratometry se zvyšuje přesnost
a opakovatelnost měření tím, že naměřené hodnoty přestává hodnotit lidské oko.
Keratoskopie
Keratoskopie je technika umožňující komplexněji vyhodnotit změnu povrchu
rohovky. Zatímco keratometrie může analyzovat pouze 6 % přední plochy
rohovky, keratoskop zobrazí až 70 %. Prvním keratoskopem byl Placidův disk,
což jsou soustředné kruhy – střídají se černé a bílé, které jsou promítány na
rohovku. Uprostřed se nachází pozorovací otvor s lupou, kde poté pozorovatel
sleduje a vyhodnocuje odraz a tvar kruhů. Podle jejich deformace lze usuzovat na
nepravidelnosti v povrchu rohovky. Pokud se vyskytují chybějící místa, jsou
nejčastěji vlivem např. vyššího nadočnicového oblouku nebo strany nosu. Na
podkladě této metody se Placidův disk stále využívá v modernějších přístrojích.
273
Počítačová topografie
Princip fotokeratoskopie vychází ze základního principu Placidova kotouče a
využívá počítačový zobrazovací systém. Obraz je zachycen fotoaparátem, který
posílá data počítači ke zpracování. Počítač vyhodnocuje a zobrazuje výsledky na
obrazovce nebo výsledky i tiskne. Nově se však používají zařízení – topografy,
jejichž základní částí je hlava přístroje, ve které je konkávní provedení Placidova
disku. Uprostřed je snímací kamera a kružnice jsou prosvětleny. Jejich počet se
liší na typu přístroje. Výsledná měření jsou pak ve formě barevně kódovaných
map, povrch rohovky lze znázornit i v trojrozměrném zobrazení pro přehlednější
zobrazení průběhu zakřivení a tvaru rohovky. Počítačová topografie tak umožňuje
analyzovat více než 6 000 datových bodů na povrchu rohovky, tzn. že umožňuje
využívat kvantitativní a kvalitativní analýzu poloměru křivosti přední plochy
rohovky v celém jejím rozsahu. Právě periferní části rohovky jsou důležité při
screeningu počínajících ektatických onemocněních, která nelze klasickým
keratometrem zjistit.
Topograf je tedy přístroj pro mapování rohovky v celé její ploše. Ovládání
probíhá pomocí připojeného PC, měření je spuštěno automaticky, jakmile se
dosáhne optimální měřicí polohy. Software přístroje je schopen zjistit údaje
v kterémkoliv bodě rohovky a obsahuje i fluo simulaci pro aplikaci jednotlivých
kontaktních čoček. Jako nadstandardní příslušenství lze přístroj doplnit i
pupilometrickým softwarovým modulem a modulem pro měření slzného filmu,
meibografii, zobrazení oximapy, úhlu víčka a dalších.
K jednodušším přístrojům patří Easygraph (Oculus, obr. č. 1), který se
nasazuje na štěrbinovou lampu. Asi nejrozšířenějším typem je pak Keratograf
(Oculus) s mnoha softwarovými moduly (obr. č. 2).
274
.
Obr. č. 1: Topograf OCULUS Easygraph Obr. č. 2: Výsledné zobrazení
Keratografem
Pachymetrie
Dalším neopomenutelným parametrem rohovky je její tloušťka, která se měří
kontaktní ultrazvukovou nebo bezkontaktní optickou pachymetrií.
Kontaktní ultrazvuková pachymetrie
Kontaktní ultrazvuková pachymetrie probíhá přiložením hrot sondy na
anestezovanou rohovku. Krystalový měnič sondy vysílá i přijímá ultrazvukový
impuls, který se odráží od přední a zadní plochy rohovky. Nutností je přesné
přiložení sondy kolmo na rohovku a to proto, že zvuková osa musí procházet
kolmicí k povrchu rohovky.
Výhodou této metody je možnost měření tloušťky v různých místech
rohovky. Naopak nevýhodou může být přenos infekce mezi pacienty, a to
z důvodu kontaktu měřící sondy s rohovkou.
275
Bezkontaktní optická pachymetrie
Bezkontaktní měření tloušťky rohovky je metoda, kdy nedochází k přímému
kontaktu s rohovkou. Metoda funguje na principu optických metod za využití
štěrbinové lampy.
K výhodám bezkontaktní metody je především zamezení přenosu infekcí,
není potřeba použít anestetikum a je snadno dosaženo centrální nastavení.
Aberometrie
Wavefront analýza neboli aberometrie je metoda, která se využívá pro měření
aberací nižších a vyšších řádů optického systému oka.
Metoda aberometrie je založena na principu podle Tscherninga a podle
Hartmann-Shacka. Měření probíhá ve stovkách jednotlivých bodů a po
vyhodnocení informací matematickými analýzami (algoritmus na základě
Fourierovy analýzy), vzniká digitální vlnoplocha, která hodnotí tvar pacientovy
rohovky.
Aberace nižších i vyšších řádů představují přibližně 20 % lomivých vad oka a
významně se tak podílejí na zhoršení kvality vidění.
Mezi přístroje založené na wavefront analýze patří např. Wasca Wavefront
Analyzer od firmy Zeiss (obr. č. 3) nebo Zywave od firmy Bausch and Lomb.
Obr. č. 3: Aberometr - Wasca Wavefront Analyzer (Zeiss)
276
Přístroje pro zobrazování a hodnocení předního segmentu
oka
V současné době jsou kladené čím dál vyšší nároky na detailnost proměření
předního segmentu oka, a proto se častěji využívá sofistikovanějších
zobrazovacích a diagnostických přístrojů. Těmito bezkontaktními metodami jsou
zjišťovány informace o přední i zadní ploše rohovky, pachymetrii v celém rozsahu
rohovky, informace o komorovém úhlu, duhovce i oční čočce.
Pentacam (Oculus, Inc.)
Pentacam je rotační Scheimpflugova kamera, která je schopna zachytit
Schempflugovy obrazy předního segmentu. Tato metoda poskytuje ostré a vysoce
kontrastní obrazy, které zobrazují informace od přední plochy rohovky směrem
k zadnímu pouzdru čočky. Největší výhodou zobrazovacího systému přístroje
Pentacam je přesné měření centrální části rohovky s následným zobrazením
elevačních map, korekce pohybů oka klienta a krátká doba měření. Software
novějšího přístroje Pentacam HR (obr. č. 4) umožňuje také měřit denzitometrii
(postup kalení oční čočky), simulovat usazení nitrooční čočky (IOL) a
fluosimulaci kontaktních čoček.
Z vytvořeného trojrozměrného matematického modelu předního segmentu
je možné získat několik zásadních informací, jako např. topografie přední a zadní
plochy rohovky (obr. č. 5), rohovková pachymetrie od kraji ke kraji, 3D analýza
komorového úhlu a tomografie.
Přístroj je využíván pro rohovkovou i kataraktovou refrakční chirurgii a
screening glaukomu.
277
Obr. č. 4: Pentacam Obr. č. 5: Výsledek měření přístroje
Pentacam
Orbscan II (Bausch&Lomb)
Orbscan je bezkontaktní optický systém, kterým je možné měřit přední i
zadní plochy rohovky, včetně její tloušťky, analýzu přední komory a čočky. Jeho
další funkcí je pupilometrie. Samotné měření probíhá přibližně 2 sekundy a
pacient během měření fixuje světelný terč. Výsledkem měření je barevná mapa
s legendou, ze které lze určit maximální a minimální hodnoty (obr. č. 6).
Přístroj lze kombinovat i s Hartmann-Shackovým aberometrem, který měří
i aberace vyšších řádů wavefront analýzou.
Obr. č. 6: Výsledek měření z přístroje Orbscan
278
Atlas (Zeiss)
Přístroj Atlas je vysoce pokročilý diagnostický rohovkový systém, který
analyzuje topografii rohovky, její přední i zadní plochu rohovky, hloubku a
tloušťku rohovky. Přístroj funguje na principu Scheimpflugovy kamery a měří ve
25 000 bodech. Celé měření probíhá asi 2 vteřiny a jeho výsledkem je
trojrozměrný obraz. Velikými přednostmi přístroje jsou možnosti srovnávat
pořízené snímky, vytvoření virtuálního modelu předního segmentu, možnost
analyzovat pokročilost katarakty a přesnější určení vhodných parametrů
intraokulární čočky (obr. č. 7).
Obr. č. 7: Přístroj Atlas 9000 od firmy Zeiss
Duální Scheimpflugův analyzátor Galilei
Duální Schempflugův analyzátor Galilei slouží pro 3D analýzu předního
segmentu a topografii rohovky. Přístroj Galilei funguje na základě dvou principů:
Placidovy disky poskytují přesné měření zakřivení rohovky a Scheimpflugova
kamera je vhodná pro získání dat (obr. č. 8).
Přístrojem Galilei se dají zjišťovat informace o pachymetrii, denzitě
rohovky i čočky, topografii rohovky i čočky, lze analyzovat přední komoru a
měřit tloušťku čočky.
Velikou výhodou přístroje Galilei je v tom, že všechna měření probíhají
najednou, což výrazně redukuje chyby a urychluje měření. Kombinace tří přístrojů
v jednom je úspornější řešení. Nejčastěji je přístroj Galilei používán pro biometrii
u kataraktové chirurgie.
279
Obr. č. 8: Výsledek měření přístroje Galilei
Předně-segmentové OCT
Optická koherenční tomografie je bezkontaktní technologie, která
poskytuje detailní zobrazení struktur v příčném řezu. Principem je
nízkofrekvenční interferometrie, kdy je intenzita a časová prodleva mezi světlem
vyslaným a odraženým od vyšetřované tkáně srovnána s odrazem světla od
referenčního zrcadla. Tímto vzniká tzv. interference. Protože je rychlost světla
milionkrát vyšší než rychlost zvuku u ultrazvuku, je u optické koherentní
tomografie možné dosáhnout axiálního rozlišení v řádech 2-20 µm.
Předně-segmentová optická koherentní tomografie se využívá k měření
vzdálenosti mezi jednotlivými očními strukturami, k určení průměru pupily,
hloubky přední komory, tloušťky a poloměrů křivost čočky. Velmi důležité je
OCT i při diagnostice rohovkových dystrofií, degenerací nebo při měření tloušťky
rohovky. Přístroj zobrazuje přední segment s přesností kolem 10 µm (obr.9).
280
Obr. č. 9: Zobrazení rohovky přístrojem OCT
Použitá literatura
1. Beneš P. Keratometrie – princip, měření, rozvržení a excentricita
keratometrických hodnot v populaci, Brno 2012, Disertační práce, Lékařská
fakulta, Masarykova univerzita
2. Buriánková L. Moderní přístrojová technika v optometrii, Brno 2013, Bakalářská
práce, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita
3. Celá N. Pentacam a jeho možnosti, Brno 2014, Bakalářská práce, Lékařská
fakulta, Masarykova univerzita
4. Glogarová L. Porovnání keratometrie javalovým keratometrem a rohovkovou
topografií. Brno 2010, Diplomová práce, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita
5. Kuchynka P. et al.: Oční lékařství. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, 2007, 812 s.
6. THE VISION CARE INSTITUTE® studijní materiál Základy kontaktologické praxe:
Vyšetření zakřivení rohovky
7. Rutrle M. Přístrojová optika. 1. vyd., Brno: Institut pro další vzdělávání
pracovníků ve zdravotnictví v Brně, 2000.
8. Župková P. Vliv poměrů parametrů rohovky a délky oka na vývoj refrakční vady,
Brno 2013, Diplomová práce, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita
Elektronické zdroje
1. http://www.cmi.sk/download/Program%20rohovka.pdf
2. http://www.ocniklinikahp.cz/technicke-vybaveni/merici-pristroje
281
Zdroje použitých obrázků
Obr. č. 1: Topograf OCULUS Easygraph
http://www.oculus.cz/topografy
Obr. č. 2: Výsledek měření přístroje Easygraph
http://www.oculus.cz/topografy
Obr. č. 3: Wasca Wavefront Analyzer (Zeiss)
http://www.matquocte.com/vi/page/about/trang-thiet-bi
Obr. č. 4: Pentacam
http://www.oculus.de/cz/sites/detail_ger.php?page=399
Obr. č. 5: Výsledek měření přístroje Pentacam
http://www.oculus.cz/pentacam
Obr. č. 6: Výsledek měření z přístroje Orbscan
http://keratokonus.webnode.cz/news/vysetreni-na-pristroji-orbscan/
Obr. č. 7: Přístroj Atlas 9000 od firmy Zeiss
http://www.zeiss.com/meditec/en_de/products---
solutions/ophthalmology/cornea-refractive/cornea-diagnostics/corneal-
topography-system/atlas-9000.html#highlights
Obr. č. 8: Výsledek měření přístroje Galilei
http://www.videris.cz/pristrojove-vybaveni/g6-lens-professional
Obr. č. 9: Zobrazení rohovky přístrojem OCT
http://www.videris.cz/pristrojove-vybaveni/oct-slo
282
CORNEAL PARAMETERS MEASURING
DEVICES
Bc. Hana Šimková
Co-author: Mgr. Pavel Beneš, Ph.D.
Department of Optometry and Orthoptics, Faculty of Medicine,
Masaryk University in Brno
Basic corneal parameters
Measurement of corneal parameters is one of the standard and cardinal
methods in an optometrist’s and an ophthalmologist’s practice. It’s important not
only in the application of RGP and soft contact lenses, but also in the screening of
corneal ectasia and observing changes and processes of the anterior segment of
the eye caused by wearing contact lenses. Slight changes and deviations profile
corneal tissue, e. g. caused by contact lenses or impending pathology may be
indicators of possible impending complications.
The basic corneal parameters are the curvature of the anterior and posterior
surfaces, corneal astigmatism, eccentricity, the optical power, thickness and
sensitivity of the cornea. The basic methods are mechanical, automatic
keratometry and topography, the new ones are optical coherence tomography and
other sophisticated devices for imaging and evaluation of the anterior segment of
the eye.
Besides these routine examinations, particularly used in optometrist’s
practice, are corneal parameters important characteristic in corneal and refractive
surgery. Increasingly popular refractive surgery or therapeutic indications such as
crosslinking are fully dependent on these devices. It’s important also in cataract
surgery, mainly during the detection of aberrations of the eye.
283
Corneal parameters measuring devices
Keratometry
The term keratometry means measurement of the curvature of the anterior
corneal surface. In fact, it is the most widely used methods of measurement of the
curvature of the cornea, which measures the radius of curvature of the anterior
corneal surface and the orientation of the main sections of astigmatism. The
measured area of the cornea varies by type of device, but generally ranges from 2
to 4 mm around the center. The unit of the radius of curvature is millimeters or
diopters. The difference between the flattest and steepest meridian is possible to
determine the size of astigmatism of the anterior corneal surface, which affects the
refractive condition of the optical system of the eye.
First keratometer (ophtalmometre) was constructed in 1856 by Hermann von
Helmholtz (1821-1894). The keratometer works on the principle of reflection of
incident light from the anterior corneal surface, which is a convex mirror (i.e. the
Purkyne images). The measurement is carried out using a test mark, that are
located in knowing distance in front of the eye. The observer then follows the
apparent direct a reduced image of the brand. Size subsequent image is calculated
from the radii of curvature of the front corneal surface.
It is necessary to take into account the method of displaying measured
values during the work with the machine. For mechanical keratometer values are
read on a scale apparatus and test marks observed through the eyepiece. For
automatic keratometer is used electronics, lighting and detection diodes. Their
images are scanned by a CCD camera and subsequently evaluated. Some autokeratometers
are combined with refractometers, tonometers, pachymeter,
topographer, aberrometer or multiple combinations.
284
Mechanical keratometer
Helmholtz keratometer
Helmholtz keratometer was constructed as the first keratometr. It used two
kerosene lamps for the observation.
Javal-Schiötz keratometer
Javal - Schiötz keratometer was invented by doctors L. É. Javal and H. A.
Schiötz and even now is considered as the most widely used mechanical devices
to measure the curvature of the cornea. Measurements are in the central part of the
cornea with a diameter of about 3.6 to 4.2 mm.
Keratometer uses two test marks, red rectangle and green pyramid.
The largest use Javal - Schiötz keratometer is in contactology, the diagnosis of
keratoconus and correction of aphakic eyes.
Hartinger keratometer
This mechanical keratometer from the company Zeiss uses a solid brand.
Duplication and displacement brands are carried out using two diasporameters
between the objective lenses.
Sutcliffe keratometer
Sutcliffe keratometer manufactured by Bausch and Lomb measures both
major cuts in one device settings. Test marks are made up of three circles and
signs + and -, that must be in mutual coincidence.
Littmann keratometer
Littmann keratometer is now considered as one of the most exact
mechanical keratometer. As a test mark we can find the hollow and solid cross.
285
Automatic keratometer
Automatic keratometer is most often used in combination with other
devices, e. g. autorefractometer, tonometer, pachymeter or in combination of all
these mentioned.
This device uses the principle of electrical controls, light-emitting diodes and
detecting diodes. Computers are used for centration measurement itself and the
radius of curvature of the cornea. The biggest advantage of automatic keratometer
is an exact assessment of the maximum and a minimum cross-sectional central
portion of the cornea on average to 7.5 mm.
An important part of the device is also a radiation detector - CCD camera,
transfer information to digital display or monitor.
During the measuring of corneal curvature by automatic keratometer increases the
accuracy and repeatability of the measurement, the measured value ceases to
evaluate the human eye.
Keratoscopy
Keratoskopy is a technique for comprehensive evaluating changes of the
corneal surface. While keratometry analyzes only 6% of the front surface of the
cornea, keratoskopy receive up to 70%. The first keratoskope was Placido disc,
that is composed of concentric circles - alternating black and white, that are
projected on the cornea. There is the observation hole with a magnifying glass in
the middle. According to deformation can be assumed to irregularities in the
corneal surface. If there are missing points often due to e. g. superciliary upper
side or nose. Using this method the Placido disc is still used in modern devices.
Computer topography
Photokeratoskopy is based on the principle of Placido disc and computer
imaging system. The image is transcribed by the camera, which sends data to a
computer for processing. The computer evaluates and displays the results on
screen or even printed results. Recently it has been used a device - topographer
which primary part is the head of the device with the concave embodiment
Placido disc. There is the document camera in the middle and circle are lit.
286
The amount of the circles varies on the type of device. The resulting
measurements are in the form of color-coded map, the surface of the cornea can
be represented as a three-dimensional display for more precise display during the
curvature and shape of the cornea. Computer topography allows analysis of more
than 6000 data points on the corneal surface. That enables the use of quantitative
and qualitative analysis of the radius of curvature of the front surface of the
cornea in its range. Now the peripheral part of the cornea is important in screening
commencing ectatic diseases that cannot detect by classic keratometer.
Topography is a device for corneal mapping the whole surface. Control is
via a connecting with PC, the measurement is started automatically when reaches
the optimal measurement position. The software of the device is able to detect the
data at any point in the cornea and includes fluo simulation for the application of
contact lenses. As an optional equipment can also be added pupilometric software
module and a module for measuring tear film, meibography, oximapy view, angle
of the eyelids and more.
The one of the simplest instruments is Easygraph (Oculus, Image no. 1)
which is attached to the slit lamp. Probably the most common type is Keratograph
(Oculus) with many software modules (Image no. 2).
Image no. 1: Topograph OCULUS Easygraph Image no. 2: The result of the
measurement device by
Keratograph
287
Pachymetry
The other significant parameter is the thickness of the cornea which is
measured by contact ultrasonic or optical non-contact pachymetry.
Contact ultrasonic pachymetry
Contact ultrasonic pachymetry is conducted by placing the probe tip to the
anesthetized cornea. The crystal converter of the probe transmits and receives an
ultrasonic pulse which is reflected from the front and back corneal surfaces.
Necessity is the exact attaching the probe perpendicular to the cornea and because
the sound must pass through the axis perpendicular to the surface of the cornea.
The advantage of this method is the possibility of the measuring the thickness
at different locations of the cornea. And conversely the disadvantage can be the
transmission of infection between patients due to the measuring probe contact
with the cornea.
Non-contact optical pachymetry
Non-contact measuring corneal thickness is a method where is no direct
contact with the cornea. The method works on the principle of optical methods for
the use of a slit lamp.
The advantages of non-contact methods are primarily to prevent transfer of
infections, it is not necessary to apply an anesthetic and is easily achieved by a
central setting.
Aberrometry
Wavefront analysis or aberometry is a method that is used to measure low
and high order aberrations of the optical system of the eye.
Aberometry is based on the principle according to Tscherning and the
Hartmann-Shack. Measurement is performed in hundreds of individual points and
the evaluation of mathematical analysis information (algorithm based on Fourier
analysis), there is a digital wavefront which assesses the shape of the patient's
cornea.
288
Low and high order aberrations represent approximately 20% of refractive
defects of the eye and significantly contribute to the deterioration of vision.
Among the instruments based on wavefront analysis include Wasca
Wavefront Analyzer from Zeiss (Image n. 3) or Zywave from Bausch and Lomb.
Image no. 3: Aberometer - Wasca Wavefront Analyzer (Zeiss)
Devices for imaging and evaluation of the anterior segment
of the eye
Currently there has placed increasingly higher demands on the detailed
measurement of the anterior segment of the eye and therefore it is often used
sophisticated imaging and diagnostic devices. These are non-contact methods for
determining a front and back surface of the cornea, pachymeter in its entirety
corneal, information about ventricular angle, iris and lens of the eye.
Pentacam (Oculus, Inc.)
Pentacam is a rotating Scheimpflug camera which is able to view
Scheimpflug images of the anterior segment. This method provides sharp and high
contrast images that display information from the anterior corneal surface towards
the posterior capsule of the lens. The biggest advantage of the imaging device
system Pentacam is the precise measurement of the central part of the cornea with
elevation map display, correction of eye movement and short measurement time.
Software newer devices Pentacam HR (Image no. 4) allows also measuring
densitometry (process of hardening of the eye lens), simulating of seating
intraocular lenses (IOL) and fluosimulation of contact lenses.
289
Some essential information is obtained from created a three-dimensional
mathematical model of the anterior segment, e. G. topography anterior and
posterior corneal surface (Image no. 5), corneal pachymetry, 3D analysis
ventricular angle and tomography. The device is used for corneal refractive
surgery and cataract and glaucoma screening.
Image no. 4: Pentacam Image no. 5: The result of the measurement
device by Pentacam
Orbscan II (Bausch&Lomb)
Orbscan is a non-contact optical system which is capable to measure front
and back surfaces of the cornea, including its thickness, the analysis of the
anterior chamber and lens. Its other function is pupilometry. The measurement is
carried out for about 2 seconds and the patient during measurement fixes the light
target. The measurement result is a colorful map with legend, from which you can
determine the maximum and minimum values (Image no. 6).
The device can be combined with Hartmann-Shack aberrometer, which measures
high order aberrations by wavefront analysis.
290
Image no. 6: The result of the measurement device by Orbscan
Atlas (Zeiss)
The Atlas device is a highly advanced corneal diagnostic system that analyzes
the topography of the cornea, the anterior and posterior surface of the cornea, the
depth and thickness of the cornea. The device works on the principle of
Scheimpflug camera and measured at 25,000 points. The whole measurement is
about 2 seconds and resulted in a three-dimensional image. The advantages of the
device are possibilities to compare the captured images, create a virtual model of
the anterior segment, the ability to analyze maturity of cataract and accurate
identification of suitable parameters intraocular lens (Image no. 7).
Image no. 7: Atlas 9000 from Zeiss
Galilei dual Scheimpflug analyzer
The dual Schempflug Galilei analyzer is used for 3D analysis of the
anterior segment and corneal topography. Galilei device works on the basis of two
291
principles: Placido discs provide precise measurements of the corneal curvature
and Scheimpflug camera is suitable for data acquisition (Image no. 8).
The information about pachymetry, corneal and lens density, lenses and
corneal topography, anterior chamber and measured the thickness of the lenses
can be analyzed by Galilei.
A big advantage of the device Galilei is that all measurements are performed
simultaneously, which greatly reduces errors and speed up measurements. The
combination of three devices in one is more economical solution. Galilei device is
used for biometrics in cataract surgery.
Image no. 8: The result of the measurement by device Galilei
Frontly segmented OCT
Optical coherence tomography is a non-contact technology that provides a
detailed view of the structures in cross-section. The principle is the low-frequency
interferometry, where the intensity and the time delay between the transmitted and
reflected light from the examined tissue compared with the reflection of light from
the reference mirror. This is interference. Because of the speed of light is a million
times bigger than the speed of sound in ultrasound, it can be achieved in the order
of 2-20 microns in optical coherence tomography axial resolution.
Frontly segmented optical coherence tomography is used to measure the
distance between the eye structures, to determine the pupil diameter, depth of the
anterior chamber, thickness and radius of curvature of the lens. It is very
important in the diagnosis and OCT corneal dystrophy or degeneration in
292
measuring corneal thickness. The device displays the front segment with an
accuracy of about 10 microns (Image no. 9).
Image no. 9: View of the cornea by OCT device
Sources
1. Beneš P. Keratometrie – princip, měření, rozvržení a excentricita
keratometrických hodnot v populaci, Brno 2012, Disertační práce, Lékařská
fakulta, Masarykova univerzita
2. Buriánková L. Moderní přístrojová technika v optometrii, Brno 2013, Bakalářská
práce, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita
3. Celá N. Pentacam a jeho možnosti, Brno 2014, Bakalářská práce, Lékařská
fakulta, Masarykova univerzita
4. Glogarová L. Porovnání keratometrie javalovým keratometrem a rohovkovou
topografií. Brno 2010, Diplomová práce, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita
5. Kuchynka P. et al.: Oční lékařství. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, 2007, 812 s.
6. THE VISION CARE INSTITUTE® studijní materiál Základy kontaktologické praxe:
Vyšetření zakřivení rohovky
7. Rutrle M. Přístrojová optika. 1. vyd., Brno: Institut pro další vzdělávání
pracovníků ve zdravotnictví v Brně, 2000.
8. Župková P. Vliv poměrů parametrů rohovky a délky oka na vývoj refrakční vady,
Brno 2013, Diplomová práce, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita
293
Electronic sources
1. http://www.cmi.sk/download/Program%20rohovka.pdf
2. http://www.ocniklinikahp.cz/technicke-vybaveni/merici-pristroje
Sources of used pictures
Image no. 1: Topograph OCULUS Easygraph
http://www.oculus.cz/topografy
Image no. 2: The result of the measurement device by Keratograph
http://www.oculus.cz/topografy
Image no. 3: Aberometer - Wasca Wavefront Analyzer (Zeiss)
http://www.matquocte.com/vi/page/about/trang-thiet-bi
Image no. 4: Pentacam
http://www.oculus.de/cz/sites/detail_ger.php?page=399
Image no. 5: The result of the measurement device by Pentacam
http://www.oculus.cz/pentacam
Image no. 6: The result of the measurement device by Orbscan
http://keratokonus.webnode.cz/news/vysetreni-na-pristroji-orbscan/
Image n. 7: Atlas 9000 from Zeiss
http://www.zeiss.com/meditec/en_de/products---
solutions/ophthalmology/cornea-refractive/cornea-diagnostics/corneal-
topography-system/atlas-9000.html#highlights
Image no. 8: The result of the measurement by device Galilei
http://www.videris.cz/pristrojove-vybaveni/g6-lens-professional
Image no. 9: View of the cornea by OCT device
http://www.videris.cz/pristrojove-vybaveni/oct-slo
294
17. SPORTOVNÍ OPTOMETRIE
Bc. Lenka Pivodová
Vedoucí práce: Mgr. Jitka Bělíková
Katedra optometrie a ortoptiky, Masarykova unverzita, Lékařská fakulta
Většina lidí, kteří se profesionálně věnují sportům, investují svoje peníze
do sportovního oblečení a vybavení, aby dosáhli co nejlepších výsledků. Ale
úspěch nezávisí pouze na těchto aspektech. Žádný sportovec by nezlepšil své
dovednosti bez dostatečné kvality vidění. A tudíž se nabízí otázka, jakou
pozornost věnují sportovci péči o zrak? Věnují stejný čas péči o zrak? Zrak je
nejdůležitější smysl, který vede naše tělo, a proto zastává i významnou roli při
sportovní aktivitě, zejména sportech na profesionální úrovni. Vidění poskytuje
informaci, kolik síly, rychlosti a jiných dovedností musí sportovec vynaložit
k dosažení úspěchu. Na druhou stranu lidé, kteří se zajímají o sportovní dění, ale
pouze z pozice diváka, mohou být rovněž potenciálními adepty pro odvětví
sportovní optometrie. Tito lidé mohou mít výbornou kvalitu vidění, která může
zvýšit jejich zájem o sportovní aktivity.
Každý sportovec a sportovní asociace by měli být dostatečně informováni
a vzděláváni v oblasti sportovní optometrie, péče o zrak, které mají významný
vliv na sportovní výkon. Mezi nezbytné aspekty patří zraková ostrost, zobrazení a
kvalita obrazu na sítnici. Dále senzorický, motorický systém a postupné
zpracování vstupních informací. Senzorický a motorický systém zajišťují stabilní
fixaci a plynulé oční pohyby, jejich souhru a další důležité funkce, jakými jsou
akomodace, vergence a fúze. Do procesu zpracování informace, který probíhá
specifiky, patří interpretace a vyhodnocení vizuálních podnětů.
Sportovní optometrie
295
Sportovní optometrie zahrnuje mnoho významů a problematik. Sportovní
optometrie se zabývá mnoha způsoby, jak správně docílit potřebné kvality vidění
ve sportovním odvětví. Sportovní optometrie poskytuje sportovcům informace,
jak předcházet očním úrazům. Současně také předává individuální doporučení,
díky kterým lze dosáhnout nejlepších sportovních výsledků. Sportovní optometrie
je zaměřena na nedostatky, poruchy v oblasti vidění, které mohou mít negativní
vliv na sportovní výkon jedince. Mezi tyto nedostatky lze zařadit nedostatečnou
zrakovou ostrost, vizuální rušivé podněty, jaký jsou oslnění, mlhavé vidění, halo
efekt a další faktory, které mohou zapříčinit rozmazané vidění a sníženou
zrakovou ostrost.
Rozmazané vidění, halo efekty vlivem nedostatečné korekce refrakční vady
významně ovlivňují sportovní výkon jedince.
Rovněž je tomu v případě nežádoucího oslnění.
296
Zrakový trénink je zaměřen na specifické vizuální schopnosti, které
představují stěžejní roli pro konkrétní sportovní odvětví. Nezbytnou součástí
zrakového tréninku je společná konzultace mezi odborným pracovníkem a
sportovcem, trenérem a ostatními členy týmu, jedná-li se o kolektivní sport.
Tématem jejich sezení jsou samozřejmě náměty a řešení, které by co nejlépe
vedly k dosažení vynikajících sportovních výkonů. Dále jsou konzultovány
možnosti korekce refrakčních vad, sportovcům je poskytnuto poradenství
v aplikaci kontaktních čoček, které jsou pohodlnějším pomocníkem při sportu
oproti brýlové obrubě. A to je další problematika, kterou sportovní optometrie
zahrnuje. Pro volbu korekce refrakční vady mezi kontaktní čočkou anebo
brýlovými čočkami je třeba zohlednit nejen typ sportu, ale i pohodlí a návyky
jednotlivce. Přestože jsou kontaktní čočky v mnoha ohledech komfortnější
variantou, někteří sportovci mohou preferovat korekci brýlovými čočkami.
Jedním z důvodu použití brýlí místo kontaktních čoček mohou být klimatizovaná
vnitřní prostřední, kde dochází k vysušování čoček. V těchto případech jsou
klientům doporučovány oční kapky, které povrch čoček zvlhčují.
297
Při výběru korekční pomůcky je třeba zvážit několik důležitých faktorů.
Zda-li se jedná o venkovní nebo halový sport, tedy světelné podmínky, oslnění a
s ním související rušivé odrazy. Nežádoucí odrazy světla můžeme na brýlových
čočkách eliminovat povrchovými úpravami, a tím zvýšit uživatelské pohodlí a
sportovní výkon. Nejen antireflexní úprava, ale samotný materiál brýlové čočky
musí být pečlivě zvážen. Dalším faktorem ovlivňujícím sportovní výkon je zorné
pole. Kontaktní čočky zorné pole nikterak neomezují oproti brýlovým obrubám.
Očnice brýlových obrub by měly mít adekvátní průměr, aby bylo zorné pole co
nejméně omezeno. Obruby by měly být vyrobeny z pružného materiálu, který
zvýší odolnost vůči deformaci či prasknutí obruby při nechtěném úderu, a také by
měly být upevněny k hlavě pomocí gumičky, která brýle fixuje a brání jejich
spadnutí.
298
Zrakový trénink není krátkodobou záležitostí, vyžaduje trpělivost nejen ze
strany klienta, ale i odborníka. Výsledky, pozitivní změny se mohou dostavit až za
dobu několika týdnů. Ale vše závisí na přístupu, dodržování doporučených
postupů a očních cvičení.
Vizuální zpracování informací
Sportovní výkon zahrnuje reakci sportovce na podnět, zpracování vstupní
informace a příslušnou odpověď systému. Model zpracování informace byl
navržen pro lepší pochopení jednotlivých vizuální procesů. Proces zpracování
informací sestává ze tří centrálních mechanismů, odvětví. Jedná se o percepční
mechanismus, motorický mechanismus a zrakové centrum.
299
Všechny mechanismy spolu vzájemně spolupracují a navazují jeden na
druhého. Velké množství informací přicházejí k percepčnímu systému z odlišných
receptorů, kterým jsou zrakové receptory, vestibulární, sluchové a hmatové
receptory. Vstupní informace jsou pro své velké množství filtrovány a vhodné
části jsou dále zpracovány. Část informací, která není podstatná, je odfiltrována
jiným neurologickým mechanismem. Tento proces třídění informací hraje
důležitou roli v průběhu sportovního výkonu a udržení pozornosti. Informace jsou
dále interpretovány motorickým systémem, jehož činnost má významný podíl na
utváření zrakového vjemu. Poslední část procesu zpracování a třídění informací
probíhá ve zrakovém centru v mozku.
Vidění a rovnováha
Vidění úzce souvisí s držením těla. Schopnost udržet rovnováhu a
současně zpracovávat vizuální podněty je vyžadována v mnoha dynamických
sportovních aktivitách.
300
Pro měření spolupráce vizuálního systému s rovnováhou těla byla
provedena řada testů a cvičení. Testy spočívají v plnění několika úkolů, zatímco
se testové podněty pohybují nebo nacházejí v konstantní pozici. Klientova
schopnost udržet rovnováhu je zaznamenána v průběhu každého úkolu a
vyhodnocena dle příslušné stupnice, která vypovídá o kvalitě, spolupráci těchto
dvou systémů.
Zorné pole
Zorné pole je další nedílnou součástí sportovní optometrie, které by měla
být věnována pozornost. Uvědomění si podnětů přicházejících z periferie je
důležitým aspektem, který ovlivňuje celkový sportovní výkon jednotlivce.
Důležitými faktory jsou rozsah zorného pole, kvalita zorného pole, reakce na
podněty v zorném poli a jejich správná lokalizace v prostoru.
301
Byly provedeny studie, které porovnávaly zorné pole sportovců
s nesportovci. Studie ukázaly, že většina sportovců má rozšířené zorné pole, ale
zejména se objasnila skutečnost, že reakční časy na různé testové podněty
v zorném poli jsou rychlejší u sportovců v porovnání s nesportovci.
Závislost a nezávislost zorného pole vzhledem ke sportovní činnosti jsou
spojeny s procesem zpracování informace. Některé studie uvádí, že při
kolektivních sportech, např. fotbal, basketbal, dávají jedinci přednost periferním
stimulům, respektive citlivěji vnímají periferní podněty. Vysvětlením je
skutečnost, že sportovci musí udržovat neustálou pozornost na objekty okolo sebe.
Naopak u jednotlivců, individuálních sportů je zvýšená citlivost na centrální
podněty zorného pole, a tím i zvýšená koncentrace na udržení rovnováhy těla.
Ve sportovní optometrii lze najít mnoho aspektů, které je vhodné testovat
a vyhodnotit. Čím více bude prováděno podobných studií, tím lépe budeme moci
porozumět složitému systému našeho organismu a tím efektivněji stanovíme
příslušné postupy, které pomohou lidem k dosažení vyšších sportovních výkonů.
302
Zdroje:
1. Sports Vision: Vision Care for the Enhancement of Sports Performance;
Graham B. Erickson
http://books.google.cz/books?id=OHtbbtaqHKUC&printsec=frontcover&dq=sports+visio
n&hl=cs&sa=X&ei=7OAEVJWgG-
nd4QTO4oHIDw&ved=0CB8Q6AEwAA#v=onepage&q=sports%20vision&f=false
2. Časopis Česká oční optika, ISSN 1211-233X, září 2006, str.84-85
303
SPORTS VISION
Bc. Lenka Pivodová
Supervisor: Mgr. Jitka Bělíková
Department of Optometry and Ortoptics, Medical Faculty, Masaryk University
Most people, who are participate in sports, spend a lot of money on their
sports clothes and equipment to achieve the best results. But the success does not
depend only on these components. Each athlete would not improve own skills
without sufficient quality of vision. Here is the question, what about their care of
vision? Do they spend as much time on reaching the best visual quality as buying
sports equipment? Vision is the most important human sense, that leads our body,
so that vision has obviously significant role in sports. Vision provides information
for athlete, how much strenght, speed and other skill must be performed to get the
successful results. On the other side people, who are interested in sports, but only
as a spectator, could be potentially sports vision patients. These people could have
the great visual quality, which would increase the chance to enjoy watching
sports.
Each athlete and all sports associations should be informed and educated
about the aspects of vision, that have main influence on sport performance. The
necessary aspects are sight, sensory and motor system and information processing.
The sight means brightness of the image on the retina and ocular health. Sensory
and motory system provides fixation stability and movements of the eye and other
important function such as accommodation, vergence and fusion. At least
information processing ensures exact, specific and quick processing, interpretation
and determination of visual stimulus.
Sports Vision
The term sports vision has lot of explanations and meanings. Sports vision include
many different ways to take care of vision quality properly. For athlete the
304
optometric sports vision provides education and prevention of injuries. It also
gives individual advices to improve sports performance. Sports optometry is
focused on functional vision deficience, that may negatively affect athlete´s
performance. These deficiencies include the lack of visual acuity, visual
distracting stimuli such as glare, blurred vision, halo effect and other factors that
may cause blurred vision, decreased visual acuity.
Blurred vision, halo effects due to insufficient correction of refractive errors
significantly affect sports performance of an individual.
Also it happens in the case of disturbing glare.
It could be insufficient quality of vision, typical visual distraction such as glare,
haze or halo effect and the other factors, which can cause blurred vision or low
visual acuity. The visual training is based on specific visual abilities, which may
be essential for concrete sports activity. What is more, the consultation is
305
necessary between optometrists and athletes, trainers, coaches and other team
members. They consultate regarding visual factors and strategies to reach the best
results. Sports optometry is specialized contact lense services, because contact
lense are more comfortable for majority of sports than glasses. And that is
another issue, which includes sports Optometry. To select the correction of
refractive error between the contact lens or eyeglass is necessary to take into
account not only the type of sport, but also comfort and habits of the individual.
Although contact lenses are in many ways more comfortable option, some athletes
may prefer eyeglass correction. One of the reasons the use of glasses instead of
contact lenses can be air-conditioned interior middle, where there is a drying
lenses. In such cases, the clients are recommended for eye drops, which moisten
the surface of the contact lens.
When selecting corrective aids need to consider several important factors.
Whether it is an outdoor or indoor sport, the lighting conditions, glare and
distracting reflections related. The reflections can be eliminated by the spectacle
lens surface treatments, which increasing user comfort and sports performance.
Not only anti glare surface, but the material of the lenses must be carefully
thought out. Another factor, which has influence of sports performance, is the
306
field of vision. The contact lenses are not limiting the visual field as spectacles.
The spectacle frames should have adequate diameter, so that the field of view as
the least restrictive. Frames should be made of resilient material, which increases
the resistance to deformation or rupture from accidental blow, and also should be
fixed to the head by means of elastic bands, which fixes the glasses and prevents
them from falling.
Sports vision training does not take a short time, it needs athlete´s
patience. The practising can takes a long time before results become. But
everything depends on careful and consistent approach doing recommended visual
exercises.
The Visual Processing Mechanisms
Sports performance involve athlete to process of visual infomation and
perform an appropriate motor response. The information processing model was
developed for better undertanding each aspects of sports performance. The
information processing model consists of three central processing mechanisms.
307
First mechanisms is the perceptual mechanism, the second is the decision
mechanism a the last is the effector mechanism. These mechanisms are supposed
to operate sequentially. The perceptual mechanism recieve great amount of
information from different specific receptors, such as vision receptors, vestibular,
auditory and tactile receptors. Because of incredible amount of signals, the
information is filtered. The appropriate part of information is selected for
porcessing. The rest of information, which is not relevant, has to be filtered out by
another neurologic mechanism. This selections and filtering process have
principal importance of athlete´s experience and ability to control attention. The
perceptual mechanism organizes and interprets processed information to provide
optimal perfomance. The selected information is then transmit into a decesion
mechanism. The main task of decesion mechanism is to determine the appropriate
motor response strategies for the sensory information, which is necessary during
sport activity. After selecting motor information is imparted to the effector
mechanism. The motor response is under control of effector mechanism. The
neural commands to produce response are sent to visual centre in brain, then the
action is stimulated. Internal and external information is coordinated by
perceptual and decesion mechanism.
308
These models represent simple explanation of visual mechanisms and
process that occurs, when athlete must react and respond to sensory information in
sport situation.
Vision and Balance
The vision and balance are closely related. The ability to keep balance
while processing complex and action visual information are required in many
dynamic sports activities.
For the measuring cooperation between visual system and balance was developed
many sequences tests. These sequences require performance of several different
tasks, while the stimulus or subject is standing or moving on the balance rail
secured to the floor.
Athlete´s ability to keep balance is subjectively rated during each task with the
scale, which shows levels of performance quality.
Visual Field
The visual field is also part of sports vision, which cannot be missed. The
processing of information from peripheral visual field is necessary part to reach
309
the best perfomance in many kinds of sports, especially team sports. There are
specific faktors of peripheral visual field, which have to be assesed, e.g. extent of
the visual field, the sensitivity of the visual field, the visual response speed to
information coming from periphery, and the last a spatial localization precision of
peripheral stimuli.
Studies, which are focused on sports vision, ale compared the field of
vision in athletes and nonathletes. Results of these studies show, that athletes have
larger horizontal and vertical field of vision than nonathletes. Also was found out,
that athletes react more quickly on peripheral stimuli than nonasthletes. What is
more, some studies show increases in the extent of visual fields by doing specific
excercises.
Field dependence and independence are related with processing of
information to discern relevant stimuli from an irrelevant stimulus background.
Some studies ahave theory, that field dependent persons rely more on external
cues during processing of information, on the other side field indenpendent
persons usually use internal cues. However, field dependent persons have
advantage in collective sports, team sports, e.g. football, basketball. The reason is,
that in these kind of sports athletes must keep constant adjustment in performance
to external objects. On the other hand, athletes, who doing individual sports e.g.
gymnastics, rely on more internal stimuli, such as body orientation.
310
In conclusion, sports vision has many aspects, that could be studied. The
more tests and studies we will done, than we can choice the right way for athletes
to reach the best performance.
References:
1. Sports Vision: Vision Care for the Enhancement of Sports Performance;
Graham B. Erickson
http://books.google.cz/books?id=OHtbbtaqHKUC&printsec=frontcover&dq=sports+vision&h
l=cs&sa=X&ei=7OAEVJWgG-
nd4QTO4oHIDw&ved=0CB8Q6AEwAA#v=onepage&q=sports%20vision&f=false
2. Časopis Česká oční optika, ISSN 1211-233X, září 2006, str.84-85
311
18. VYUŽITÍ FEMTOSEKUNDOVÉHO LASERU PŘI
OPERACI KATARAKTY
Bc. Kateřina Strouhalová
Vedoucí práce: doc. MUDr. Svatopluk Synek, CSc.
Katedra optometrie a ortoptiky, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita
Abstrakt:
První částí této práce s názvem Využití femtosekundového laseru při operaci
katarakty je samotný výskyt onemocnění, na které navazují operační techniky,
jakými se v průběhu doby snažili lidé vypořádat s tímto onemocněním. Zmíněny
jsou fáze operace, které byly a stále jsou postupem času zdokonalovány. Popsán je
zde též princip samotného femtosekundového laseru s obrázkovou přílohou
srovnání standartní operace šedého zákalu a operace s použitím
femtosekundového laseru. Práce dále hodnotí výhody femtosekundového laseru a
jeho rozšíření do budoucna.
312
Úvod
Katarakta je jednou ze tří nejčastějších příčin slepoty ve světě. Z tohoto
důvodu jsou kladeny velké nároky na zkvalitnění a zlepšení léčby zmíněného
onemocnění. Operace prodělala v průběhu posledních 40 let velký rozvoj,
vrcholem se stala fakoemulzifikace, která byla nadále zdokonalována
zmenšováním operačního řezu a zvyšováním přesnosti. Zároveň probíhal i vývoj
nitroočních čoček pro dosažení optimálního vidění po operaci.
Pod pojmem katarakta se rozumí jakékoli zkalení v oční čočce způsobující
její poruchu průhlednosti spojenou s rozptylem procházejícího světla. Jedinou
možností léčby tohoto onemocnění je operce spojená s implantací umělé nitrooční
čočky.
Mezi možné příznaky patří např. zhoršení zrakové ostrosti, glare, změna
refrakce a snížení kontrastní citlivosti.
Historie léčby katarakty
• Operace katarakty je jako taková nejstarším operačním zákrokem v
dějinách lékařství.
• Asi 500 př. n. l. prováděli Indičtí lékaři v Babyloně tzv. reklinaci, což je
zatlačení čočky do sklivce pomocí ostré jehly sterilizovanou v plameni.
Reklinace se jako postup prováděla asi 4 000 let, přesněji do roku 1745. V
současnosti se tento typ operace provádí běžně v Indii a v Africe, což jsou
právě oblasti s nejvyšším výskytem šedého zákalu na světě.
Nedostatky reklinace jsou, kdy zkalená oční čočka ve sklivci může po
delší době vést ke vzniku buď odchlípení sítnice, nebo druhotného
zeleného zákalu. Dalším problémem je, že uvolněním čočky v oku chybí
+20,0 dioptrií.
[1] [2]
313
Obr. 1 Ukázka samotného zákroku reklinace
• V polovině 18. století ve Francii Jacques Daviel uskutečnil
extrakapsulární extrakci čočky ze zadní komory.
• V 2. polovině 19. stol. A. von Graefe provedl lineární extrakci čočky
s periferní iridektomii.
• Přelomem 19. Století se prováděly 2 techniky, intrakapsulární a
extrakapsulární extrakce. U intrakapsulární extrakce byla extrahována celá
čočka i s pouzdrem. Při extrakapsulární extrakci bylo pouzdro čočky
ponecháno, bylo ideálním místem pro umístění umělé nitrooční čočky.
• Mezi intrakapsulární techniky extrakce katarakty patří tzv. Krwawitzova
metoda kryoextrakce. Čočka se u této techniky po otevření oka namrazila
a kývavým pohybem byla z oka vytažena, snížilo se tak riziko vytvoření
trhliny v pouzdře. Chybějící dioptrie při vyjmutí čočky nahrazovala
afakická skla v brýlích.
• V roce 1967 Charles Kelman upozornil na možnost použití ultrazvuku
k rozdělení jádra na menší části s následnou fakoemulsifikací. Až do
současnosti je tato technika standartní operací katarakty.
314
• Začátkem našeho tisíciletí došlo k rozšíření femtosekundových laserů, ty
nahrazují mechanické mikrokeratomy k provedení rohovkové lamely u
LASIKu, postupem času našli využití i u operace katarakty, provádí se
kapsulorexe, fragmentaci jádra a posledním úkonem je vytvoření
rohovkových vstupů pro nástroje. [3]
Fáze operace katarakty:
1. Kapsulorhexe - otevření předního pouzdra čočky.
2. Hydrodisekce - oddělení čočkového jádra od pouzdra čočky aplikací
tekutiny.
3. Fakoemulzifikace - ultrazvukové rozdělení jádra čočky na menší části
a jeho odstranění. Další funkcí fakoemulsifikačního přístroje je aspirace
vytvořená pumpou. Účinky ultrazvuku jsou tepelné, mechanické, a také
kavitační, ty mají destrukční vliv na jádro. Dále vznikají akustické vlny
šířící se kapalným mediem, ty působí destruktivně na okolí.
4. Aspirace čočkových hmot s následnou implantací umělé nitrooční
čočky.
[3]
Femtosekundový laser
Femtosekundový laser jako takový byl použit poprvé v roce 2001 k vytvoření
flapu u LASIK. Je infračerveným laserem o vlnové délce 1053 nm velmi blízké
infračervenému záření, která umožnuje fokusaci světelného paprsku do 3µm
s přesností 5µm.
Kritická je rychlost, kterou se světelný paprsek šíří. Světelný paprsek má krátkou
dobou pulsů 10-15
s, díky krátkému trvání impulsů je dodávána energie
s minimálním vlivem na sousední tkáně. Ultrakrátká doba trvání pulsů je také
důležitá k fotodisrupci několika mikronů tkáně.
Laser pracuje právě na principu fotodisrupce, odpaření cílových tkání. Vychýlí
fokusovaný paprsek s maximální potřebnou energií k vytvoření plasmy, vytváří se
315
kavitační bubliny, malý objem tkáně se odpaří a vzniká oxid uhličitý a voda.
Fotodisrupce je přeměna laserová energie na mechanickou, díky čemuž může být
používána k řezům tkáně v mikroskopickém měřítku. [4]
Obr. 2 Vytvoření pulsů femtosekundovým laserem [4]
Obr. 3 Vznik kavitačních bublin [4]
Obr. 4 Zvětšení kavitačních bublin, při kterém dochází k splývání s postupným oddělením
tkáně [4]
316
Operace pomocí femtosekundového laseru
Ultrakrátké pulsy femtosekundových laserů umožnují vytváření velmi přesných
lamel rohovky pro LASIK, tunelů v rohovce pro rohovkové prstence a jsou mimo
jiné používány také pro transplantaci rohovky.
Bylo jen otázkou času, kdy se tyto lasery začnou využívat i u operace šedého
zákalu. Ultrakrátké pulsy totiž řežou precizně cílové struktury, a to s minimálním
vlivem na okolní tkáně a významně snižují potřebu ultrazvukové energie
k odstranění jádra. Součástí přístroje femtosekundového laseru je i zobrazovací
systém předního segmentu, a to pomocí Optické koherentní tomografie nebo
Scheimpflugovy kamery, díky čemuž je laser mimořádně reprodukovatelný,
přesný a bezpečný. Tímto dokáže splnit vysoké požadavky při aplikaci
nitroočních čoček torických, akomodačních a multifokálních, se zajištěním
nejlepšího možného refrakčního výsledku.
Při použití femtosekundového laseru dochází ke zlepšení všech kroků
používaných při operaci katarakty: keratotomii, kapsulotomii a odstranění jádra.
[4]
Obr. 5 Zobrazení průřezu pomocí optické koherentní tomografie femtosekundovým laserem
LensX
317
Operace katarakty femtosekundovým laserem
U operace katarakty je nutné zobrazit průřez anatomie celého segmentu oka
v reálném čase. Je tedy nutné proniknutí do hlubších struktur, a to při
kapsulotomii a fragmentaci jádra. Právě proto je nutné zobrazení hlubších struktur
a to pomocí Optické koherentní tomografie nebo Scheimpflugovy kamery. [4]
Kapsulorexe:
Právě zde má operace femtosekundovým laserem největší potenciál. Pro správný
výpočet nitrooční čočky se předpokládá standardní poloha čočky v oku, ta je
ovlivněna velikostí a umístěním kapsulorexe.
Obr. 6 Klasická kapsulorexe
Obr. 7 Kapsulorexe pomocí femtosekundového laseru
318
Rozdělení jádra:
Při klasické fakoemulzifikaci jsou vytvořeny velké šokové a akustické vlny, které
mohou poškozovat endotelové buňky. Použitím femtosekundového laseru se
výrazně sníží použití ultrazvukové energie.
Obr. 8 Rozdělení jádra při klasické fakoemulzifikaci
Obr. 9 Rozčtvrcení jádra laserovým paprskem
Obr. 10 Rozdělené jádro odsáté klasickým fakoemulsifikačním přístrojem
319
Rohovkové vstupy
Vytvořené rohovkové vstupy provedené femtosekundovým laserem mají přesně
plánovanou geometrii a jejich uzávěr je pevný a spolehlivý.
Obr. 11 Vytvoření rohovkových vstupů
Výhody femtosekundového laseru jsou:
• Postup je méně závislý na chirurgické dovednosti, má větší přesnost než
při použití tradičních chirurgických metod.
• Řez je čistější a hojení rychlejší.
• Za pomocí femtosekundového laseru se docílí fragmentaci jádra, která
usnadní operaci.
• Řezy na povrchu oka jsou třístupňové, zajišťující pevnost rány před
zavedením nástrojů pro dokončení operace.
Budoucnost femtosekundového laseru
Jendou z překážek zavedení tohoto přístroje do běžné praxe je jeho vysoká cena.
Navíc se bez přístroje pro samotnou fakoemulsifikaci nelze obejít, přístroj je
nutný pro dokončení operace. Do budoucna se očekává rozšíření operace
320
katarakty právě femtosekundovým laserem, neboť jsou zde velké výhody
v podobě přesnosti, kterou nelze manuální technikou provést. [5]
Závěr
Jak již bylo řečeno, operace femtosekundovým laserem má velký potenciál, za
pomoci femtosekundového laseru se docílí fragmentace jádra, která usnadní
samotnou operaci. Je jisté, že operační technika právě šedého zákalu se bude
nadále zdokonalovat. Ještě stále má použití femtosekundového laseru u katarakty
své odpůrce, ale stejně tak, jak se stala fakoemulzifikace rutinní záležitostí, bude
do budoucna rutinní záležitostí i použití právě femtosekundového laseru.
Literatura:
[1] KAŇOVÁ, Lucie. Kvalita života před a po operaci šedého zákalu Lucie
Kaňová První soukromé. Hradec Králové, 2011. Dostupné z:
http://www1.fs.cvut.cz/stretech/2011/sbornik/71.pdf
[2] Léčba šedého zákalu nitrooční umělou čočkou. [online]. 2014 [cit. 2014-08-
25]. Dostupné z: http://www.lekari-online.cz/ocni-lekarstvi/novinky/co-nevite-o-
sedem-zakalu
[3] ČERMÁKOVÁ, Sabina. Katarakta. Brno, 2009
[4] DONALDSON, Kendall. Femtosecond laser–assisted cataract surgery.
[online]. 2013 [cit. 2014-08-25]. Dostupné z:
http://www.ascrs.org/sites/default/files/resources/Femtosecond%20Cataract%20S
urgery%20Review_0.pdf
[5] ROZSÍVAL, Pavel. Operace čočky femtosekundovým laserem. 2014.
Poděkování:
Poděkování patří doc. MUDr. Svatoplukovi Synkovi, CSc., dále bych chtěla
poděkovat personálu Oční klinika v Hradci Králové a Zlíně za zhlédnutí samotné
321
operace pomocí femtosekundového laseru a poskytnutí informací, bez kterých by
tento příspěvek nebyl úplný.
322
THE USE OF FEMTOSECOND LASER IN CATARACT
SURGERY
Bc. Kateřina Strouhalová
Supervisor: doc. MUDr. Svatopluk Synek, CSc.
Departemenet of optometry and orthoptics, Masaryk university
Abstract:
The very first chapter called The use of the femtosecond laser in cataract surgery
describes the exact location of the disease itself. Following chapter contains the
description of the various techniques in the cataract surgery being used over the
past few decades as well as those techniques we are able to provide nowadays.
The information about the principles of the femtosecond laser itself are provided
including the photos thanks to whose we can compare the classic method of the
cataract surgery with the one uses the femtosecond laser therapy. The thesis
mentions the advantages of the femtosecond laser surgery as well. The final
chapter containts the information of the possible use of the femtosecond laser for
the cataract surgery in a future.
Introduction
Cataract is one of the most common causes of blindness. For this reason there are
high standards for the quality and the improvement of the treatment of this kind of
disease to be expected. The cataract surgery recorded a great development in the
past fourty years and the most helpful and inovative method being used that time
was phacoemulsification. The researchers then continued in searching for new
methods that helped to make the incision in capsula smaller and even more
323
precise.
The term cataract means any opacification of the lens capsula which obstructs
light from passing and being focused on the retina. The only option to treat the
cataract is the surgery in combination with the implantation of an intraocular
contact lens.
Most common symptoms are low vision acuity, glare, the changes of refraction
and low contrast sensitivity.
History of the cataract surgery
The cataract surgery itself is one of the oldest techniques in the surgery area in a
history of medicine.
500 years BC the special treatment called the reclination by the indian doctors in
Babylon have been demonstrated. The reclination is the push of the lens into the
vitreous body with a help of sharp needle which is sterilized in a fire before used.
Procedure described above doesn't involve any anesthesia.
Reclination as a treatment has been promoted as a successful surgery technique
almost for 4000 until 1745. Technique mentioned above is still being used in India
and Africa which are known for the highest rate of cataract in the world.
Some side effects in reclination surgery technique can be included and cause
retina detachment or secondary glaucoma. The removal of the lens in the eye
leads into the high hyperopia due to this treatment (20DPT).
In the middle of 18th century J. Daviel the first extracapsular extraction out of the
posterior chamber of the eye has been promoted. This technique involved
extraction of the capsula and nucleus.
The main disadvantage of this technique was a great incision requiring longer
recovery.
In 2nd half of the 19th century the linear extraction of the lens including the
324
periphery iridectomy was promoted by A. von Graefe.
Phacoemulsification is a type of cataract surgery in which the lens with the
cataract is broken up by ultrasound, irrigated and suctioned out.
At the beginning of the 21st century the femtosecond lasers started to be in charge
as a replacement of mechanic microkeratom for cornea lamel in LASIK surgery.
Stages of cataract surgery:
1. Capsulorhexis - the opening of the anterior capsule.
2. Hydrodisection - the separation of the nucleus from capsule of the lens
with the special liguid.
3. Phacoemulsification - the lens with the cataract is broken up by
ultrasound, irrigated and suctioned out.
4. Lens aspirations.
Femtosecond laser
Femtosecond laser has been used in 2001 for the first time and it's wavelength is
1053 nm.
The most critical is its speed in which the light is being spread. The light ray has
a short amount of time in which pulses are being made – 10-15s. Such a short
time of making those light pulses is important for photodisruption of the tissue.
When laser used cavitation bubbles are being made, a little volume of a tissue is
evaporated and it leads into formation of the carbon dioxid and water .
Photodisruption is a transformation mechanic energy out of laser one.
325
Femtosecond laser surgery
Special system able to display an anterior segment of the eye is a part of
femtosecon laser thanks to the OTC or Scheimpflug's camera.
When femtosecond laser used a great improvement has been found in all the
stages in classic cataract surgery: keratotomy, capsulotomy and a removal of the
nucleus.
Cataract femtosecond laser surgery
During the cataract surgery itself it is necessary to display the cross-section
anatomy of the whole eye segment in a real period of time -P. For this reason it is
extremely impotant to display it's structures located deeper in a tissue with OCT
or Scheimpflug's camera.
Capsulorhexis:
For the correct calculation of an intraocular lens we have to make sure we count
in the classic location of the lens within the eye which depends mostly on size and
location of capsulorhexis.
The separation of nucleus:
When femtosecond laser used the use of the ultrasound energy decreases to it's
minimum.
Corneal entancies
To make entrancies in the cornea the geometry has to be planned strictly and their
closure has to be stable and solid.
The advantages femtosecond laser surgery
offers compares to those in classic surgery:
• More precise
326
• Clearer incision with faster recovery
• Eeasier surgery thanks to the nucleus fragmentation
• Incisions on a surface help the wound to stay steady
The future of the femtosecond laser
The main problem to start use in cataract surgery femtosecond lasers only is
these lasers are very expensive and every hospital or private clinique is able to
affort them. It is believed that femtosecond lasers will be used more in a future in
cataract surgery for its great precision which cannot be managed by manual
routine.
Conclusion:
Femtosecond laser surgery has a high potential. Thanks to femtosecond lasers
fragmentation of the nucleus is reached and makes the surgery itself easier. Its
obvious that surgery techniques for cataract are going to be improved year by
year. There are still arguments againts the use of this technique in cataract surgery
but as phacoemulsification became the routine so femtosecond laser surgery will
soon replace techniques used nowadays.
References:
1] KAŇOVÁ, Lucie. Kvalita života před a po operaci šedého zákalu Lucie
Kaňová První soukromé. Hradec Králové, 2011. Dostupné z:
http://www1.fs.cvut.cz/stretech/2011/sbornik/71.pdf
[2] Léčba šedého zákalu nitrooční umělou čočkou. [online]. 2014 [cit. 2014-08-
25]. Dostupné z: http://www.lekari-online.cz/ocni-lekarstvi/novinky/co-nevite-o-
sedem-zakalu
[3] ČERMÁKOVÁ, Sabina. Katarakta. Brno, 2009
[4] DONALDSON, Kendall. Femtosecond laser–assisted cataract surgery.
[online]. 2013 [cit. 2014-08-25]. Dostupné z:
http://www.ascrs.org/sites/default/files/resources/Femtosecond%20Cataract%20S
urgery%20Review_0.pdf
[5] ROZSÍVAL, Pavel. Operace čočky femtosekundovým laserem. 2014.
327
19. PROBLEMATIKA VÝPOČTU OPTICKÉ
MOHUTNOSTI IOL
Bc. Lucie Malíková
Vedoucí práce: Mgr. Petr Veselý, DiS., Ph.D.
Katedra optometrie a ortoptiky, Lékařská Fakulta, Masarykova Univerzita, Brno
Abstract
Percentage of refractive cataract surgery depends on the viewpoint of calculating
the optimum value of the optical power of the intraocular lens. With the growing
demands of patients in refractive outcome is a strong emphasis on accuracy of
preoperative measurements (keratometry and biometry).The thesis deals with the
problem of intraocular lens power calculation after corneal refractive surgery. The
aim of this study is to determine the refractive state before and after cataract
surgery.
Problematika výpočtu optické mohutnosti IOL
Nejčastější oční komplikací, která se řeší operací, je šedý zákal neboli
katarakta. Při této operaci je odstraněn obsah nitrooční čočky a následně je
vložena umělá intraokulární čočka (IOL) o určité optické mohutnosti. Tato čočka,
poté kompenzuje vzniklý dioptrický deficit. Operace se hodnotí za úspěšnou,
v tom případě, pokud dotyčný vidí na požadovanou vzdálenost a potřebuje pouze
jedny brýle na běžnou denní činnost.
Katarakta
Současné vzorce sloužící k výpočtu optické mohutnosti velmi dobře popisuje
historický podtext celého problému. Poprvé byla operace katarakty datována již
ve 12. století před naším letopočtem. Čočka se jednoduše dislokovala do sklivce
vpichem pomocí ostré jehly v místě 3-4 mm od limbu a tím byl odstraněn mlžný
efekt čočky. Negativem tohoto zákroku byla pooperační korekce, která u běžného
328
emetropického oka dosahovala + 12D (afakie). Problém s pooperační refrakcí se
neřešil až do 50. let 19. století, jsou-li opomenuty experimenty v 18. století. Až
anglický lékař Ridley se v roce 1949 pokusil o první implantaci nitrooční čočky
z PMMA (v těle se chová jako inertní materiál). [1,2]
Etiologie katarakty
Katarakta, neboli šedý zákal, je stav, kdy je porušená transparentnost lidské
čočky. I při současných znalostech není zcela objasněna příčina způsobující
kataraktu. Prvotní projevy katarakty jsou subjektivně často nepostřehnutelné a pro
jejich lokalizaci se musí použít speciální metoda pro zjištění drobných
opacifikací. Operativní řešení šedého zákalu je úkonem, který je podložen
subjektivním rozhodnutím klienta. Zachování transparentnosti je jedna ze
základních funkcí lidské čočky a úzce souvisí s biochemickými pochody v oku.
Klasifikace katarakty podléhá příčině vzniku, pozici, stupni pokročilosti nebo
kauzalitě s jiným jevem. Není všeobecné klasifikační schéma. V závislosti na
účelu lze kataraktu klasifikovat dle tohoto dělení:
a) Senilní katarakta – katarakta způsobená poruchou transportu živin. Dělíme ji
na nukleární, kortikální, zadní subkapsulární a přední subkapsulární.
b) Léková katarakta – způsobená užíváním léků. Nejprůkaznější je účinek
kortikosteroidů, fenothiazinů (psychotropní látky), miotik (látky ovlivňující
svalovou funkci) nebo konkrétně Amiodaron (antiarytmikum).
c) Traumatická katarakta – způsobená úrazem. Může se jednat o tupé poranění,
subluxaci (dislokaci) čočky, perforující poranění, cizí tělísko, chemické poranění.
d) Radiační katarakta – vzniká na základě vlivu elektromagnetického záření. To
může být ionizující (RTG) záření, ultrafialové záření, infračervené záření nebo se
může jednat o mikrovlnou radiaci.
e) Metabolická katarakta – v důsledku onemocnění cukrovkou, galaktosémií
(porucha přeměny galaktózy na glukózu) nebo hypokalcémií.
f) Klasifikace dle stupně zralosti – brunescentní (opakní až hnědá), incidentní
(drobné zákalky), intumescentní (bobtnavá), maturní (opalescentní až bílá),
329
hypermaturní (přezrála, záhyby na kapsule) až katarakta Morgani (přezrálá, jádro
se volně pohybuje v čočkovém pouzdru).
g) Klasifikace dle lokalizace katarakty – zákal předního pólu, zákal čočkového
jádra, zákal perinukleární části, zákal zadního pólu nebo katarakta celková. [1,2]
Vzorce pro výpočet optické mohutnosti intraokulární čočky
Chceme-li matematicky popsat oko jako optickou soustavu, musíme pracovat s
dílčími optickými plochami a jejími základními charakteristikami (poloměrem
křivosti, pozicí na optické ose, indexem lomu). Pokud tedy známe zcela přesně
všechny parametry a užijeme přesnou matematickou metodu pro vyhodnocení,
měli bychom být schopni vypočítat optickou mohutnost implantátu. Zde však
narážíme na dva základní problémy: 1) ne všechny hodnoty jsme totiž schopni
přesně změřit (resp. určíme je s neznámou přesností); 2) samotný operační zákrok
je pro každé oko individuální a při výpočtu IOL nelze předvídat změny související
s operací (zejména pozice IOL po zákroku a operací indukovaný rohovkový
astigmatismus). Oba dva problémy jsou podmíněné biometrickou
individualitou každého oka. Pro správné určení IOL je tak zapotřebí jistých
předpokladů, které statisticky vedou k nejlepším výsledkům. [3, 4, 5, 9]
IOL lze umístit do oka do jedné ze tří poloh (obr.1) . Pozice a) (přední komora)
a pozice b) (do sulku) vyžadují kompletní extrakci původní zkalené čočky,
zatímco poloha c) vyžaduje umístění implantátu do kortexu čočky (zbylého
obalu). Tento obal vznikne speciální technikou, která umožní otevření pouzdra
čočky (kapsulorexe) a následně jsou aspirovány zkalené čočkové hmoty
(fakoemulzifikace). [3, 4, 5, 9]
330
Obr. 1 - Možné pozice intraokulárních čoček. Předněkomorové čoky se označují AC IOL (Anterior chamber IOL),
zadněkomorové čočky pak jako PC IOL (Posterior chamber IOL). [9]
Generační vývoj vzorců
Vzorce I. generace
V obdobích prvních implantací se do oka vkládala čočka o konstantní hodnotě
+18 D. Tento přístup však vedl v extrémních případech k pooperační zbytkové
refrakci, která přesahovala až + 9 D. Výsledky přirozeně nastolily potřebu přesně
vypočítat optickou mohutnost čočky. Nejjednodušší cesta, jak dosáhnout hodnoty
implantované nitrooční čočky je jednotná standardní hodnota modifikovaná
faktorem brýlové korekce: P = 21 + 1,25B, kde: P – předpokládaná optická
mohutnost IOL [D], B – korekční hodnota brýlové čočky [D].
Uvedený vztah nabízí jen hrubé přiblížení, neboť nerespektuje individuální
biometrická specifika (Obr. 2). [3, 5, 9]
Obr. 2 – Biometrická specifika každého oka; parametr r značí poloměry křivosti, parametry n indexy lomů a
parametr d pak jejich vzájemné vzdálenosti [9]
331
První náznak řešení přišel v roce 1967, kdy ruský chirurg Fjodorov uvedl tzv.
vergenční rovnici:
kde: IOL – optická mohutnost čočky [D], AL – axiální délka oka [mm], ELP –
efektivní pozice čočky (pozice implantované čočky po operaci) [mm], K –
celková optická mohutnost rohovky [D], V – vertikální vzdálenost korekční
brýlové čočky od oka [mm], DPostRx – požadovaná pooperační refrakce [D].
S obdobnými vztahy přišli následně i Binkhorst, Colenbrander, Hoffer; jejichž
vzorce byly velmi podobné. Většinou se lišily v rozdílné interpretaci, použití
jiných rohovkových indexů lomu aj. Časem se ujal ještě jednodušší Binkhorstův
vzorec:
,
kde: IOL – optická mohutnost emetropizující čočky [D], AL – axiální délka bulbu
[mm], PK – hloubka přední komory [mm], K – celková optická mohutnost
rohovky [D].
Vzorec byl díky své přesnosti poměrně dobře použitelný pro předněkomorové
čočky. Binkhorst zavádí tzv. vitreosenzorickou vzdálenost, což je přírůstek +0,25
mm k naměřené axiální délce bulbu. Tato hodnota se doporučuje přičíst k
parametru AL, protože ultrazvukové měřící echo se odráží od prvních sítnicových
struktur za sklivcem, což je vrstva výživových cév. Samotná senzorická část
sítnice je ale uložena o +0,25 mm dále. [3, 4, 5, 9]
Vzorce II. generace
332
Období teoretických vzorců první generace byla ukončena rokem 1980, kdy
trojice autorů Sanders, Retzlaff a Kraff zveřejnila vzorec jednoduše nazvaný SRK
(zkratka složená z prvních písmen jejich příjmení). Tato trojice autorů se
odklonila od řešení pomocí vergenčních vztahů a jako stěžejní hodnotící metodu
použila statistiku. Vzorec SRK odvodili jednoduchou lineární regresní analýzou
pooperační zbytkové refrakce ze souboru 1200 pacientů. Velkou oblibu si vzorec
získal především díky velmi snadné aplikovatelnosti a jednoduchosti. Jeho znění
je:
kde: IOL – výsledná optická mohutnost implantované čočky [D], AKonst –
velikost konstanty příslušná pro implantovanou IOL [-], AL – axiální délka bulbu
v [mm], K – optická mohutnost rohovky [D]. [3, 4, 9]
Vzorec SRK byl navržen s předpokládanou 60 – 70% přesností, kdy pooperační
refrakce oka nepřesáhne ±1 D. Původně měla A-konstanta (AKonst) hodnotu
116,5. Vzorec vykazoval uspokojivé výsledky v případě předněkomorových
čoček, v oblasti zadněkomorových čoček byla velikost chyby nepoměrně větší.
Autoři tedy přistoupili k proměnné A-konstantě, která byla vždy specifická pro
každou IOL čočku. A-konstanta závisela na fyzikálně-optických parametrech
intraokulární čočky, jde o číselný parametr, který vyjadřuje působení čočky na
optické zobrazení oka. Hodnota A-konstanty je nízká pro předněkomorové čočky
(hodnoty okolo 114 až 116) a vyšší pro zadněkomorové (118 až 118,7). Došlo
tedy k odlišení předněkomorových čoček od zadněkomorových. [4, 5, 9]
Od začátku byla patrná závislost přesnosti vzorců na axiální délce oka.
Nejlepších výsledků bylo dosahováno při axiálních délkách oka 22 až 24 mm
(délka průměrného lidského oka). Je-li bulbus krátký (AL < 22 mm), vypočtená
hodnota IOL je příliš velká a oko se myopizuje; je-li bulbus dlouhý (AL > 24
mm), vypočtená hodnota IOL je naopak nedostatečná a oko se hypermetropizuje.
Aby se autoři SRK co nejvíce přiblížili požadované (většinou nulové) refrakci,
snažili se nalézt ideální hodnotu pro A-konstantu, která bude přesně odrážet nejen
333
poměry mezi implantovanou IOL a okem, ale zároveň by obsahovala i údaje o
přední komoře. Po implantaci změřili zbytkovou refrakci každého oka a pro každé
oko, operatéra a pro každou IOL spočítali předpokládanou A-konstantu dle
vztahu:
kde: B – pooperační brýlová korekce [D], AL – axiální délka bulbu [mm], K –
optické mohutnost rohovky [D], IOL – optická mohutnost implantátu [D]. [6, 8]
Rozdíly mezi původní A-konstantou a individualizovanou A-konstantou se
statisticky zprůměrují a vypočtená hodnota se do budoucna přičítá k původní A-
konstantě.
Motivací k vydání nového vzorce byly nepřesnosti u extrémních délkách bulbů
(vzorec SRK vykazoval velkou myopizaci u krátkých bulbů). Nový vzorec
nazvali SRK II a byl publikován v roce 1988. Základní vztah je stejný jako u
SRK, navíc se ale dodatečně upravují vstupní parametry:
kde pro:
• AL < 20 mm: AKonst = AKonst + 3
• 20 mm ≤ AL < 21 mm: AKonst = AKonst + 2
• 21 mm ≤ AL < 22 mm: AKonst = AKonst + 1
• 22 mm ≤ AL < 24,5 mm: AKonst = Akonst
• AL > 24,5 mm: AKonst = AKonst – 0,5. [9]
Nedostatek předcházejícího vzorce měl být řešen přičtením příslušející
celočíselné hodnoty k původní A-konstantě. Velikost celočíselné hodnoty je
závislá na velikosti axiální délky oka. Vztah individualizující A-konstantu pro
SRK II:
334
kde: B – pooperační brýlová korekce [D], AL – axiální délka bulbu [mm], K –
optická mohutnost rohovky [D], IOL – optická mohutnost implantátu [D], C –
faktor upravující A-konstantu v závislosti na axiální délce [-], rf – refrakční faktor
[-]. [8]
Pro refrakční faktor dále platí: pro IOL <16 je rf = 1,00; pro IOL >16 je rf = 1,25.
Pro faktor C upravující funkci:
• AL < 20 mm: C = C + 3
• 20 mm ≤ AL < 21 mm: C = C + 2
• 21 mm ≤ AL < 22 mm: C = C + 1
• 22 mm ≤ AL < 24,5 mm: C = C
• AL > 24,5 mm: C = C – 0,5.
Oba vzorce neberou v úvahu vlastnosti čočky, ani její pozici v oku (nepracují s
před- nebo po-operační hloubkou přední komory). Proto vzorec, jenž vykazoval
značné chyby v oblasti krátkých a dlouhých bulbů pobízel různé autory
k individuálním úpravám. [4, 5, 9]
Vzorce III. generace
Tuto generaci vzorců charakterizuje kombinace teoreticko-statistického
přístupu a poprvé se začíná pracovat s hloubkou přední komory. Jedná se již o
soustavy zhruba deseti vzorců. Ty jsou však již integrované v přístrojích měřících
axiální délku oka, takže odpadá pracné dosazování. Díky tomu se otevřela cesta
pro složitější kalkulace. Jako první byl vzorec Holladay – nazvaný po svém strůjci
J. T. Holladayovi. Vzorec uvedl v roce 1988 a byl určen na plankonvexních
čočkách a opět byl postaven na vergenčním popisu s konstantami odvozenými
běžnou regresní analýzou. Vitreosenzorickou vzdálenost započítává jednoduchým
přičtením 0,2 mm k celkové axiální délce oka. Na rozdíl od rodiny SRK vzorců
svůj individualizující parametr nazývá Surgeon Factor (SF). SF vychází z původní
A-konstanty, která je dána pro každou čočku, a její hodnotu navyšuje o kulový
vrchlík tvořený rohovkou. [9]
335
Holladay si i při výpočtu pooperační hloubky přední komory pomáhá regresní
analýzou. V intervalu 20 až 25,32 mm uvádí proporcionální závislost hloubky
přední komory na axiální délce oka. Po překročení hodnoty 25,32 považuje
hloubku přední komory za konstantní. Zbylá vzdálenost (vzdálenost roviny
duhovky po přední plochu implantované čočky) je parametrem zohledňujícím
právě SF.
Na Holladayovu formuli reaguje trojice autorů vzorce SRK uvedením nového
vztahu, s názvem SRK/T (1990). Tento nový vztah je založen na rozšířeném
zápisu vergenčních závislostí, poupravený regresní analýzou. Několik let nato se
objevil vzorec Hoffer Q pracující zejména s krátkými a normálními axialními
délkami oka (k predikci velikosti hloubky přední komory využíval tangentu K).
Vzorce Hoffer Q, Holladay 1 a SRK/T jsou založeny na stejných
matematických principech. Jejich hlavní rozdíl spočívá ve výpočtu konečné
pozice IOL. Vzorce jsou poměrně spolehlivé pro vzorové oko (AL = 24 mm),
které je však plné různých předpokladů. Předpokládá se proporční závislost mezi
přední a zadní částí oka, dále se například předpokládá závislost mezi rohovkovou
optickou mohutností a pozicí tenké čočky (to obzvlášť neplatí v případě axiální
hypermetropie). [3, 5, 9]
Vzorce IV. generace
V roce 1991 přišel Haigis s novým vzorcem, který byl založený na shodném
matematickém základě jako předchozí vzorce, s tím, že rozšiřuje počet vstupních
proměnných (a0, a1, a2). Jednotlivé parametry modifikují optickou mohutnost
čočky, hloubku přední komory a axiální délku oka. Důležité je, že se všechny tyto
proměnné dají individualizovat zvlášť, zatímco všechny ostatní vzorce slučují
individualizaci do jedné jediné proměnné. Vzorec tak vykazuje uspokojivé
výsledky napříč všem axiálním délkám. [9]
Biometrie
Biometrie je metoda, která slouží k změření axiální délky oka. Axiální délka
oka je definovaná jako vzdálenost mezi centrem povrchu rohovky a místem
336
nejostřejšího vidění na sítnici – foveou centralis. Změřená hodnota je potřebná
k výpočtu optické mohutnosti nitrooční čočky, která má být implantována do oka.
Axiální délka oka se v současné praxi operativy katarakty měří vývojově
mladší metodou optickou nebo vývojově starší metodou ultrazvukovou. [1, 6, 7,
8]
A) Ultrazvuková (akustická) biometrie
Tato technika využívá částečného odrazu ultrazvukového signálu od
echogenního prostředí. V oftalmologii se používá ultrazvuk o frekvenci mezi 8 až
20 MHz.
V oku je rozeznáváno 5 prostředí, ve kterých se ultrazvuk šíří různou rychlostí, na
jejichž rozhraní dochází k odrazu ultrazvuku. Čím větší je rozdíl akustické
impedance, tím více se ultrazvukového signálu odráží . Jedná se o přechod
rohovka-komorová voda, komorová voda-čočka, čočka-sklivec, sklivec-sítnice,
bělima-retrobulbární tkáň. [1, 6, 7, 8]
B) Optická biometrie
Jedná se o nekontaktní formu biometrie založenou na principu parciální
koherentní interferometrie. Výhoda spočívá v nekontaktním měření, kdy pacient
fixuje světelný bod a měří se axiální délka oka podél zrakové osy. U vysokých
myopů jsou naměřené hodnoty v porovnání s ultrazvukovým měřením přesnější.
Optický biometrický přístroj dokáže měřit také keratometrii, hloubku přední
komory a šíří skléry. Jeho další výhodou je jednodušší měření u dětských
pacientů. Velkým negativem je fakt, že není schopen biometrického měření pokud
je některé optické prostředí zkalené, protože jimi neprojde paprsek. [1, 6, 7, 8]
Literatura
1. SKORKOVSKÁ, Š., J. MICHÁLEK, M. RUBERTOVÁ, S. SYNEK,
Srovnání ultrazvukové a optické biometrie s ohledem na refrakci očí po operaci
katarakty. Čes. a slov. Oftal., , 2004, No.
2. KUCHYNKA, P. a kolektiv. Oční lékařství. Pořadatel.Kuchynka P.,
Praha: Grada Publishing,a.s., 2007. ISBN 978-80-247-1163-8.
337
3. SANDERS, D.J., J.A, RETZLAFF a M.C. KRAFF. Comparison of the
SRK/T formula and other theoretical and regression formulas.
Http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2355322 [online]. 1990, roč. 16, č. 3, s.
341-6.
4. YOUNG, R.R., L.M. SANG a K.K. MEE. Intraocular Lens Power
Calculation Using IOLMaster and Various Formulas in Short Eyes. Korean J
Ophthalmol. [online]. 2011, roč. 25, č. 3, s. 151-55 [cit. 2014-07-23]. Dostupné z
http://ekjo.org/DOIx.php?id=10.3341/kjo.2011.25.3.151
5. RUTRLE M.: Brýlová optika. Vydal: Institut pro další vzdělávání
pracovníkŧ ve zdravotnictví v Brně 1993. 2. vydání, ISBN 80-7013-145-4.
6. KORYNTA, J., CENDELÍN, J.: Teoretické základy bezchybné
biometrie. Česká a slovenská oftalmologie, 1995, roč. 51, č. 1, s. 44-55.
7. KORYNTA, J.: Přesnost výpočtu optické mohutnosti nitrooční čočky
při operaci katarakty. Česká a slovenská oftalmologie, 1994, roč. 50, č. 3, s. 168-
183.
8. KORYNTA, J.: Výpočet optické mohutnosti implantátu a chyby
výpočtu. Československá oftalmologie, 1992, roč. 48, č. 4.
9. Optikarium. Vzorce pro výpočet optické mohutnosti intraokulárních
čoček.[online].©2012[cit.2014-07-23]. Dostupné z:
http://www.gama.optikarium.cz/nitroocni-cocky/vzorce-pro-vypocet-opticke-
mohutnosti-intraokularnich-cocek
338
THE PROBLEM OF CALCULATING THE OPTICAL
POWER OF THE IOL
Bc. Lucie Malíková
Supervisor: Mgr. Petr Vesely, DiS, Ph.D.
Department of Optometry and Orthoptics, Faculty of Medicine, Masaryk
University, Brno
Abstract
Percentage of refractive cataract surgery depends on the viewpoint of calculating
the optimum value of the optical power of the intraocular lens. With the growing
demands of patients in refractive outcome is a strong emphasis on accuracy of
preoperative measurements (keratometry and biometry).The thesis deals with the
problem of intraocular lens power calculation after corneal refractive surgery. The
aim of this study is to determine the refractive state before and after cataract
surgery.
The problem of calculating the optical power of the IOL
The most common ocular complication that resolves operations, cataract or
cataract. During this operation, the contents removed, and then the intraocular lens
is inserted in an artificial intraocular lens (IOL) of a certain optical power. This
lens, diopter after offsets resulting deficit. The operation is evaluated as
successful, in that case, if that sees the desired distance and only needs one eye on
activities of daily living.
Cataracts
The current formula used to calculate the optical power very well describes
the historical subtext of the problem. It was first cataract surgery dates back to the
12th century BC. The lens is easily deployed into the vitreous body incision with
a sharp needle at the point 3-4 mm from the limbus was removed by a foggy lens
339
effect. The weakness of this procedure was postoperative correction that a normal
eye reached emetropického + 12D (aphakia). Problem with postoperative
refraction did not address until the 50s of the 19th century, when omitted
experiments in the 18th century. When English physician Ridley in 1949 tried
first implantation of intraocular lenses made of PMMA (in the body acts as an
inert material). [1,2]
The etiology of cataract
Cataract or cataract is a condition which impairs the transparency of the
human lens. Even with the current level of knowledge is not fully understood
condition causing cataracts. Initial symptoms of cataracts are often subjectively
imperceptible and their location must use a special method to detect small
opacification. Operational solutions cataract is an act that is based on the client's
subjective decision. Maintaining transparency is one of the basic functions of the
human lens and is strongly associated with biochemical processes in the eye.
Classification of cataracts cause of the subject, position, degree of progress or
causality with another phenomenon. There is a general classification scheme.
Depending on the purpose of cataract can be classified according to this division:
a) Senile cataract - cataract caused by impaired transport of nutrients. We divide
it into nuclear, cortical, and posterior subcapsular anterior subcapsular.
b) Pharmaceutical cataract - caused by the use of drugs. The most evident is the
effect of corticosteroids, phenothiazines (psychotropic substances), miotics
(substances that affect muscle function) or specifically Amiodarone
(antiarrhythmic).
c) Traumatic cataract - due to the accident. It may be a blunt trauma,
subluxation (dislocation) of the lens, perforating injury, foreign body, chemical
injury.
d) Radiation Cataracts - occurs under the influence of electromagnetic radiation.
This may be ionizing (X-ray) radiation, ultraviolet radiation, infrared radiation or
it may be a microwave radiation.
e) Metabolic cataracts - as a result of diabetes, galactosaemia (Disorders of
galactose to glucose) or hypocalcaemia.
f) Classification according to the degree of maturity - brunescentní (opaque
brown), incident (small opacities), intumescent (creeping), mature (opaque to
340
white), hypermaturní (overripe, the folds of the capsule) to cataract Morgan
(overripe, the nucleus moves freely in the lens casing).
g) Classification according to the localization of Cataract - clouding of the
front pole, clouding of the lens nucleus, perinuclear of turbidity, cloudiness of the
posterior pole or total cataract. [1,2]
The formulas for calculating the optical power of intraocular lenses
If we want to mathematically describe the eye as an optical system, we have to
work with individual optical surfaces and its basic characteristics (radius of
curvature, the position of the optical axis, refractive index). So if you know
exactly all the parameters we use a mathematical method for its evaluation, we
should be able to calculate the optical power of the implant. Here, however, we
encounter two main problems: 1) not all values because we are able to accurately
measure (or determine it is of unknown accuracy); 2) The actual surgery is
different for each individual eye and calculating IOL can not predict changes
related to operations (particularly positions after surgery and IOL operations
induced corneal astigmatism). Both problems are subject to biometric
individuality of each eye. To correctly determine the IOL is so needed certain
assumptions, which statistically leads to the best results. [3, 4, 5, 9]
The IOL can be placed into the eye in one of three positions (Fig. 1). Position
a) (anterior chamber) and position b) (in the sulcus) require a complete extraction
of the original clouded lens, while the position c) requires the placement of the
implant into the cortex of the lens (the remaining packaging). This package
created with a special technique that allows the opening of the lens capsule
(kapsulorexe) and subsequently aspirated clouded lens materials
(phacoemulsification). [3, 4, 5, 9]
341
FIG. 1 - Possible position of intraocular lenses. Anterior coky are called AC IOL
(anterior chamber IOL), posterior chamber lenses then as a PC IOL (Posterior
chamber IOL). [9]
Generational development patterns
Formulas I. Generation
In the first implantation in the eye lens of inserting a constant value of +18 D.
This approach has resulted in extreme cases of postoperative residual refractive
error, which exceeded to + 9 D. Results of naturally raised the need to accurately
calculate the optical power of the lens. The easiest way to reach the intraocular
lens is a single default value modified spectacle correction factor: P = 21 + 1.25
B, where: P - estimated optical power IOL [D], B - correction value lenses [D].
The relationship provides only a rough approximation, since it fails to individual
biometric specifications (Fig. 2). [3, 5, 9]
FIG. 2 - Biometric specifics of each eye; parameter r denotes radius of curvature,
refractive index n parameters, and the parameter d, then their mutual distance [9]
The first hint of the solution came in 1967, when a Russian surgeon Fedorov said
the vergenční equation:
342
Where: IOL - optical power of the lens [D], AL - axial length of the eye [mm],
ELP - effective lens position (the position of the implanted lenses after surgery)
[mm], K - total optical power of the cornea [D], V - vertical distance corrective
lenses from the eye [mm], DPostRx - required postoperative refraction [D].
With similar relations came subsequently Binkhorst, Colenbrander, Hoffer; whose
patterns were very similar. On average they differed in different interpretations,
the use of other corneal refractive indices, etc. Over time, took even easier
Binkhorstův formula:
Where: IOL - emetropizující optical power of the lens [D], AL - axial length of
the eyeball [mm] PK - anterior chamber depth [mm], K - total optical power of the
cornea [D].
The formula was due to its accuracy relatively well applicable for anterior lens.
Binkhorst introduces the vitreosenzorickou distance, which is an increase of +0.25
mm to the measured axial length of the eyeball. This value is recommended to be
added to the parameter AL because measuring ultrasonic echo reflected from the
first retinal structures for the vitreous humor, which is a layer of nutrient vessels.
The actual sensory part of the retina is saved by +0.25 mm further. [3, 4, 5, 9]
Formula II. generation
Period theoretical formulas of the first generation were discontinued in 1980
when the trio of authors Sanders, Retzlaff and Kraff published formula simply
called SRK (an acronym composed of the first letters of their surnames). This trio
of authors have deviated from the solution using vergenčních relations as a
fundamental evaluation method applied statistics. SRK derived a simple linear
regression analysis of postoperative residual refraction of a set of 1,200 patients.
343
Great formula gained popularity because of its very simplicity and ease of
application. Its wording is:
Where: IOL - the resulting optical power of the implanted lens [D] AKonst - the
size of the relevant constants for IOL [-], AL - axial length of the eyeball in [mm],
K - optical power of the cornea [D]. [3, 4, 9]
SRK has been designed with an estimated 60-70% accuracy, the postoperative
refraction does not exceed ± 1 D. Originally, the A-constant (AKonst) value of
116.5. The formula exhibited satisfactory results in the case of anterior lens in the
posterior chamber lens was disproportionately greater amount of error.
The authors therefore came to the variable and constant-that was always specific
for each IOL lens. A-constant dependent on the physicochemical parameters of
optical intraocular lenses, it is a numerical parameter which expresses the effect of
the lens on the optical appearance of the eye. A constant-value is low for the
anterior lens (values around 114 to 116) and higher for posterior chamber (118 to
118.7). There has therefore to distinguish anterior from posterior chamber
intraocular lenses. [4, 5, 9]
From the beginning it was obvious dependence of the accuracy of the formulas
of the axial length of the eye. The best results were achieved when the axial length
of the eye 22-24 mm (length of an average human eye). When the bulb of the
short (AL <22 mm), the calculated value of IOL is too large and the eye
myopizuje; if eyeball length (AL> 24 mm), the calculated value of the IOL is
insufficient and conversely eye hypermetropizuje.
To the authors SRK as closely as possible the desired (usually zero) refraction,
trying to find the ideal value for the A-constant that will accurately reflect not
only the ratios between the IOL and the eye, but also would include details of the
anterior chamber. After implantation of the measured residual refractive error of
each eye and each eye, the surgeon and for each IOL calculated the estimated Aconstant
according to the equation:
344
where: B - postoperative spectacle correction [D], AL - axial length of the eyeball
[mm], K - optical power of the cornea [D], IOL - optical power of the implant
[D]. [6, 8]
Differences between the original A-constant and personalized A-constant is
statistically averaged a calculated value in the future added to the original A-
constant.
The motivation for the release of new formulas were inaccurate at extreme
lengths bulbs (SRK showed great myopizaci at short bulb). The new formula
called SRK II and was published in 1988. Basic relationship is the same as SRK,
but in addition to additionally modify the input parameters:
wherein for:
• AL < 20 mm: AKonst = AKonst + 3
• 20 mm ≤ AL < 21 mm: AKonst = AKonst + 2
• 21 mm ≤ AL < 22 mm: AKonst = AKonst + 1
• 22 mm ≤ AL < 24,5 mm: AKonst = Akonst
• AL > 24,5 mm: AKonst = AKonst – 0,5. [9]
Lack of previous formula should be addressed by adding integer values pertaining
to the original A-constant. Size of integer values is dependent on the magnitude of
the axial length of the eye. Relationship distinguishing the A-constant for SRK II:
wherein: B - postoperative spectacle correction [D], AL - the axial length of the
eyeball [mm] K - optical power of the cornea [D] IOL - optical power of the
implant [D] C - factor governing the A-constant depending on the axial length [-]
rf - refraction factor [-]. [8]
For refraction factor also applies: IOL <16, rf = 1.00; IOL> 16, rf = 1.25.
The C factor regulating the function:
• AL < 20 mm: C = C + 3
• 20 mm ≤ AL < 21 mm: C = C + 2
• 21 mm ≤ AL < 22 mm: C = C + 1
345
• 22 mm ≤ AL < 24,5 mm: C = C
• AL > 24,5 mm: C = C – 0,5.
Both formulas do not take into account the characteristics of the lens, or its
position in the eye (do not work with pre-or post-operative anterior chamber
depth). Therefore, a formula that showed significant errors in the short and long
bulbs prompted various authors to edit individual. [4, 5, 9]
Formula III. generation
This generation patterns characterized by a combination of theoretical and
statistical approach and was first starting to work with the depth of the anterior
chamber. This is the system roughly ten patterns. However, they are already
integrated in the devices measuring axial length of the eye, eliminating the
laborious appointing. Thanks to open the way for more complex calculations. The
first pattern was Holladay - named after its architects of JT Holladayovi. The
formula introduced in 1988 and was intended to plankonvexních lenses again and
was built in vergenčním description with constants derived ordinary regression
analysis. Vitreosenzorickou distance counted by simply adding 0.2 mm to the
overall axial length of the eye. Unlike their families SRK patterns on the
individual parameter called Surgeon Factor (SF). SF based on the original Aconstant,
which is given for each lens, and its value increases by a spherical cap
formed by the cornea. [9]
Holladay and when calculating a postoperative anterior chamber depth helps
regression analysis. In the interval 20 to 25.32 mm provides proportional relation
between the depth of the anterior chamber of the axial length of the eye. After
exceeding the value of 25.32 is considered anterior chamber depth constant. The
remaining distance (distance along the plane of the iris anterior surface of the
implanted lens) is a parameter that takes into account just SF.
The formula reacts Holladayovu trio of authors SRK formula by introducing a
new relationship, called SRK / T (1990). This new relationship is based on an
extended writing vergenčních addiction doctored regression analysis. A few years
later appeared Hoffer Q, working in particular with short and normal axial length
of the eye (the predictions of anterior chamber depth used tangent K).
Formulas Hoffer Q, Holladay 1 and SRK / T are based on the same
mathematical principles. Their main difference lies in the calculation of the final
346
IOL position. The formulas are quite reliable for the model eye (AL = 24 mm),
but this is full of different assumptions. It is assumed proportional relationship
between the front and rear parts of the eye, as for example assumed correlation
between the corneal optical power and the position of the thin lens (this is
especially not the case for axial hyperopia). [3, 5, 9]
Formula IV. generation
In 1991 came a new Haigis formula, which was based on a consistent
mathematical basis as the previous formula, with the expanding number of input
variables (a0, a1, a2). Individual parameters modify the optical power of the lens,
the depth of the front chamber and an axial length of the eye. Importantly, all
these variables can be individualized, whereas in all other formulas combine
individualizing into a single variable. The formula and shows satisfactory results
across all axial lengths. [9]
Biometrics
Biometrics is a method used to measure the axial length of the eye. The axial
length of the eye is defined as the distance between the center of the corneal
surface and the point of sharpest vision in the retina - the fovea centralis. The
measured value is needed to calculate the optical power of the intraocular lens to
be implanted into the eye.
The axial length of the eye with the current practice of cataract surgery measured
by optical developmentally younger or developmentally earlier by ultrasound. [1,
6, 7, 8]
A) Ultzrazvuková (acoustic) biometrics
This technique uses partial reflection of the ultrasonic signal echogenního
environment. In ophthalmology used ultrasound frequency between 8-20 MHz.
In the eye 5 is distinguished environment in which ultrasound propagates at
different speeds, on which interface occurs ultrasonic reflection. The greater the
difference of acoustic impedance, the more ultrasonic signal reflected. It is a
transition cornea-aqueous humor, aqueous humor-lens, lens-vitreous, vitreousretina,
sclera-retrobulbar tissue. [1, 6, 7, 8]
B) Optical biometry
347
This is a form of non-contact biometrics based on the principle of partial
coherent interferometry. The advantage of non-contact measurement, whereby the
patient fixates light spot and measure the axial length of the eye along the visual
axis. At high myopes are measured values compared with ultrasound
measurement more accurate. Optical biometric device can measure also
keratometry, anterior chamber depth and spread of the sclera. Another advantage
is easier measurements in pediatric patients. The big downside is that it is unable
to biometric measurement if some optical environment clouded because they do
not pass the beam. [1, 6, 7, 8]
Literature
First Skorkovský, S., J. MICHÁLEK, M. RUBERTOVÁ, S. SYNEK,
Comparison of ultrasound and optical biometry with regard to the refraction of the
eye after cataract surgery. Ces. and words. OFTAL.,, 2004, no.
Second KUCHYNKA, P. et al. Ophthalmology. Pořadatel.Kuchynka P.,
Praha: Grada Publishing, Inc., 2007. ISBN 978-80-247-1163-8.
3rd SANDERS, D. J., J. A., Retzlaff and M. C. KRAFF. Comparison of
the SRK / T formula and other Theoretical and regression formulas. Http :/ /
www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2355322 [online]. , 1990, Vol. 16, No. 3, pp. 341-
6.
4th YOUNG, R. R., L. M. SANG and K. K. MEE. Intraocular Lens Power
Calculation Using IOLMaster and Various Formulas in Short Eyes. Korean J
Ophthalmol. [online]. 2011, Vol. 25, No. 3, pp. 151-55 [cit. 23.07.2014].
Available from http://ekjo.org/DOIx.php?id=10.3341/kjo.2011.25.3.151
5th Rutrle M.: Eyeglass lenses. Published by: The Institute for Continuing
Education in Health pracovníkŧ Brno 1993. 2nd edition, ISBN 80-7013-145-4.
6th Korynta, J., Cendelín, J.: Theoretical foundations flawless biometrics.
Czech and Slovak Ophthalmology, 1995, Vol. 51, No. 1, pp. 44-55.
7th Korynta, J.: Accuracy of calculating the optical power of the
intraocular lens during cataract surgery. Czech and Slovak Ophthalmology, 1994,
Vol. 50, No. 3, pp. 168-183.
8th Korynta, J.: Calculation of optical power of the implant and the error
calculation. Czechoslovak Ophthalmology, 1992, Vol. 48, No. 4
348
9th Optikarium. The formulas for calculating the optical power of
intraocular lenses. [online]. © 2012 [cit. 23.07.2014]. Available from:
http://www.gama.optikarium.cz/nitroocni-cocky/vzorce-pro-vypocet-opticke-
mohutnosti-intraokularnich-cocek
349
20. SUBJEKTIVNÍ A OBJEKTIVNÍ METRIKA
PARCIÁLNÍCH OKLUZORŮ
Mgr. Dostálková Marcela
Autor: Dostálková, M. 1, 2
Vedení práce: M. Dostálek1,2
, K. Fliegel4
, J. Hozman3
, J. Hejda3
, R. Autrata5
1
Masarykova universita, Katedra optometrie a ortoptiky, Brno, Česká republika
2
BINOCULAR s.r.o., Centrum dětské oftalmologie, Litomyšl, Česká republika
3
České vysoké učení technické v Praze, Fakulta biomedicínského inženýrství,
Kladno, Česká Republika
4
České vysoké učení technické v Praze, Fakulta elekrotechnická, Praha, Česká
Republika
5
Masarykova universita, Fakultní nemocnice, Klinika dětské oftalmologie, Brno,
Česká republika
Okluzní terapie, jako základ pleoptické léčby, vede ke snížení útlumu
postiženého oka a následně ke zlepšení zrakové ostrosti. Existuje několik forem
okluze. Nejčastěji užívanou je okluze totální, která zcela zabraňuje vidění
vedoucím okem. Další variantou je okluze parciální, jejíž cílem je snížení vizu
vedoucího oka pod vizus oka amblyopického a nejméně často používanou formou
je okluze sektorová, která vyřazuje z vidění pouze část zorného pole.
Parciální (částečnou) okluzi reprezentují dvě, vzájemně se prolínající
penalizační taktiky: (1) penalizace farmakologická, tedy aplikace cykloplegik
(nejčastěji atropinu) vyřazujících akomodaci a rozšiřujících zornici vedoucího oka
a (2) penalizace optická prováděná pomocí adice spojného skla nebo použitím
difuzních filtrů. Částečná okluze je považována za vhodnou alternativu k
používání standardních (totálních) okluzorů.
Ve dvojitě zaslepené studii sledujeme degradační účinky jednotlivých
tzv. difuzních Bangerterových filtrů. Provádíme měření objektivních parametrů
degradace obrazu (PSF a MTF) a subjektivních změn viděného obrazu (centrální
zraková ostrost a kontrastní citlivost) s cílem matematického porovnání obou
metrik.
Jednotlivé Bangerterovy filtry seřazené do série s progresivní mírou
difuzibility jsou obvykle označeny číslicí vyjadřující zrakovou ostrost, na kterou
příslušný filtr snižuje kvalitu vidění normálního oka. Degradace obrazu je
350
dosahováno různou hustotou mikrobublin ve folii tvořící filtr. S rostoucí hustotou
mikrobublin výrobce očekává postupné zhoršování obrazu na sítnici sledovaného
oka.
Studie je prováděna s difuzními filtry Trusetal Verbandstoffwerk GmbH,
D (0,8, 0,6, 0,4 , 0.3, 0.2, 0.1) a Ryser Optik AG, CH (0.8, 0.6, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1) a
dale se sférickými konvexními čočkami (+ 0,75, +1,0, +1,25, +1,5, +1,75, +2,0 D)
a s vrstvenými fóliemi s aditivním difuzním efektem (2, 3, 4, 5, 6, 8 vrstev) jako
dvěmi referenčními sadami.
Objektivní charakteristiky difuzibilních vlastností těchto sad filtrů a
konvexních čoček byly měřeny prostřednictvím PSF (Point Spread Function –
míra rozptylu bodového zdroje studovanou optickou soustavou). Měření byla
provedena na optické lavici sestávající se z He-Ne laseru (632,8 nm),
prostorového filtru, kolimátoru, clony 3,5 mm (napodobující obvyklý průměr
zornice za fotopických podmínek) a digitálního fotoaparátu, na kterém se
zaznamenal výsledek měření. Pomocí výpočtů Fourierovy transformace vzorků
PSF byla u každého filtru vypočtena modulační přenosová funkce (MTF) a
následně popsán tvar MTF křivek.
Subjektivní měření se provádí na opticky presbiopizovaných
dominantních očích 60 mladých, oftalmologicky zdravých dospělých
pozorovatelů. Před samotným měřením je provedeno celkové oční vyšetření.
Nejlépe korigovaná zraková ostrost (na stadardním ETDRS optotypu,
VectorVision, USA) a kontrastní citlivost (na standardním optotypu pro 1,5, 3, 6,
12, 18 CPD, VectorVision, USA) je měřena za fotopických podmínek dle
doporučení FDA pro multicentrické klinické studie (tj. za kontinuální
zpětnovazebné stabilisace svítivosti 85 cd/m2).
Předběžné výsledky měření v pilotní části studie odpovídají teoretickému
očekávání. Dobrá shoda mezi objektivními a subjektivními parametry potvrzuje
optimální nastavení obou metodik. Série filtrů Ryser Optik AG postrádají
harmonickou progresi difuzibilních vlastností a to jak v subjektivních testech tak i
při objektivním měření. Nejvíce vybočuje filtr označený 0.6. V našich
subjektivních i objektivních měřeních je více difuzibilní (tj. více degraduje
pozorovaný obraz) než filtry 0,4 a 0,3. Při objektivním měření MTF filtr 0,6
dokonce prokazuje nejvyšší rozptyl. Tyto výsledky jsou v dobré shodě např. s
prací Péreze, Archera a Artala z roku 2010, ve které folie 0,6, 0,4 a 0,3
rozptylovaly světlo v podobné míře a vykazovaly podobou degradaci obrazu,
pouze fólie s označením 0,8 způsobovala menší rozptyl a menší degradaci obrazu
než ostatní tři filtry. U filtrů Trusetal Verbandstoffwerk GmbH představuje při
subjektivním měření nejmenší míru degradace filtr s označením 0,6 a filtr 0,8 se
nachází až na druhém místě. K inverzi výrobcem deklarované míry difuzibilních
vlastností dochází také v nízkých prostorových frekvencích u filtrů 0,1 a 0,2. Při
351
objektivních měřeních ale tyto dyskongruence nebyly nalezeny a objektivní
metrika této sady Bangerterových filtrů se podobala optimální progresi v obou
referenčních seriích (tj. jak u spojných čoček tak u vrstvených difuzibilních folií).
Výsledky pilotní části naší studie lze souhrnně označit jako konsistentní.
Dávají tak uspokojivý předpoklad získání reprodukovatelných výsledků po
dokončení celé studie, jejímž cílem bude provedení matematické analýzy vztahu
subjektivní a objektivní metriky difuzních vlastností Bangerterových filtrů a
nalezení reprezentativního desktriptoru použitelného v klinické praxi pro
bezpečné dávkování parciální okluze v pleoptickém cvičení.
Subjective and objective metrics of partial occluders
Occlusion therapy, as a basis of the pleoptic treatment, leads to a
reduction of supression of the affected eye, and consequently to improvement a
visual acuity. There are several forms of the occlusion. The most frequently used
is total occlusion, which completely prevents vision of lthe eading eye. Another
option is partial occlusion, whose aim a reduction of the visual acuity of the
leading eye to amblyopic eye and the least frequently used form is sector
occlusion, which excludes only one part of the visual field.
Partial occlusion represents two penalty tactics: (1) pharmacologic
penalization, usually application of atropine eliminating accommodation and
dilating the pupil of the leading eye and (2) optic penalization using an optical
addition of a convex lenses or an application of diffusive filters. Partial occlusion
is considered an appropriate alternative to the standard (total) occluders.
In our double-blind study, we follow the degradation effects of diffusive
Bangerter´s filters. We carry out an objective measurement of image degradation
parameters (PSF and MTF) and subjective changes of a perceived picture (visual
acuity and contrast sensitivity) to get mathematical comparison of the two metrics.
Bangerter´s filters arranged in series with a progressive degree of
diffusibility are usually identified by a number expressing the visual acuity for
which a filter reduces the quality of normal eye vision. The degradation of the
image is achieved by varying density of microbubbles in the film forming filter.
With the increasing density of microbubbles manufacturer expects a gradual
deterioration of the image on the retina.
The study is carried out with diffuse filters Trusetal Verbandstoffwerk
GmbH, D (0.8, 0.6, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1) and Ryser Optik AG, CH (0.8, 0.6, 0.4, 0.3,
0.2, 0.1) as well as with spherical convex lenses (+ 0.75 +1.0, +1.25, +1.5, +1.75,
+2.0 D) and the multilayer foils with additive diffusion effect (2, 3, 4, 5, 6, 8
layers) as two reference sets.
352
The objective characteristics of the filters and the convex lenses were tested
through the PSF (Point Spread Function). Measurements were made on the optical
bench, consisting of a He-Ne laser (632.8 nm), the spatial filter, the collimator, the
aperture 3.5 mm (simulating normal pupil diameter under photopic conditions)
and the digital camera for recording of degraded images. With the calculation of
the Fourier transform samples of the PSF for each filter was calculated
modulation transfer function (MTF) and then describes the shape of the MTF
curves of the individual samples.
Subjective measurements are performed on an optically presbiopized
dominant eyes of 60 young, healthy adults. The eye examination is carried out
before the measurement. The best corrected visual acuity (ETDRS – standard
optotype, VectorVision, USA) and contrast sensitivity (standard chart for 1.5, 3,
6, 12, 18, CPD, VectorVision, USA) ase measured under photopic conditions
recommended by the FDA for multicenter clinical studies (i.e. continuous
feedback stabilization of luminance 85 cd/m2).
Preliminary results of measurements of the pilot study correspond to the
expectations. Good agreement between objective and subjective parameters
confirms the optimal settings of the two methodologies. A series of filters Ryser
Optik AG devoids harmonic progression of diffusible properties in subjective tests
as well as in objective measurements. The filter labeled 0.6, was deviating the
most. This one is more diffusible than 0.4 and 0.3. An objective measurement of
MTF of filter 0.6 shows even the highest anomaly. These results are in good
agreement with the work of Pérez, Archer and Artal (2010), in which the film 0.6,
0.4 and 0.3 scatter the light in a similar extent; only the film labeled 0.8 caused
less dispersion and less image degradation than previous three filters.
For filters Trusetal Verbandstoffwerk GmbH in the subjective
measurement the filter labeled 0.6 shows the lowest level of degradation and the
filter 0.8 is the second lowest. The inversion of diffusible properties declared by
the manufacturer occurs also for filters labeled 0.1 and 0.2 in low spatial
frequencies. But these dyscongruences were not found in objective measurements
and objective metrics of Bangerter´s filters match the optimal progression in both
reference series (convex lenses and multilayer foils).
The results of our pilot study can be summarized as consistent. They give us
satisfactory prerequisite to obtain reproducible results after completion of the
study. The aim will be to implement the mathematical analysis of the relationship
of subjective and objective metrics diffusion properties Bangerter´s filters and to
find representative desctriptor applicable in clinical practice for the safe dosage of
partial occlusion in pleoptic exercises.
353
Zdroje:
Pérez, GM., Archer, SM., Artal, P. Optical characterization of Bangerter foils.
Investigative Ophthalmology and Visual Science. 2010 Jan;51(1): 609-613.
354
SUBJECTIVE AND OBJECTIVE METRICS OF
PARTIAL OCCLUDERS
Mgr. Dostálková Marcela
Leaders: M. Dostálek1,2
, K. Fliegel4
, J. Hozman3
, J. Hejda3
, R. Autrata5
1
Masaryk's university, Medical Faculty, Department of Optometry and
Ortoptics, Brno, Czech
Republic
2
BINOCULAR s.r.o., Center of Paediatric Ophthalmology, Litomysl, Czech
Republic
3
Czech Technical University in Prague, Faculty of Biomedical Engineering,
Kladno, Czech Republic
4
Czech Technical University in Prague, Faculty of Electrical Engineering,
Prague, Czech Republic
5
Masaryk´s University, University Hospital, Department of Paediatric
Ophthalmology, Brno,
Czech Republic
Occlusion therapy, as a basis of the pleoptic treatment, leads to a
reduction of supression of the affected eye, and consequently to improvement a
visual acuity. There are several forms of the occlusion. The most frequently used
is total occlusion, which completely prevents vision of lthe eading eye. Another
option is partial occlusion, whose aim a reduction of the visual acuity of the
leading eye to amblyopic eye and the least frequently used form is sector
occlusion, which excludes only one part of the visual field.
Partial occlusion represents two penalty tactics: (1) pharmacologic
penalization, usually application of atropine eliminating accommodation and
dilating the pupil of the leading eye and (2) optic penalization using an optical
addition of a convex lenses or an application of diffusive filters. Partial occlusion
is considered an appropriate alternative to the standard (total) occluders.
In our double-blind study, we follow the degradation effects of diffusive
Bangerter´s filters. We carry out an objective measurement of image degradation
parameters (PSF and MTF) and subjective changes of a perceived picture (visual
355
acuity and contrast sensitivity) to get mathematical comparison of the two metrics.
Bangerter´s filters arranged in series with a progressive degree of
diffusibility are usually identified by a number expressing the visual acuity for
which a filter reduces the quality of normal eye vision. The degradation of the
image is achieved by varying density of microbubbles in the film forming filter.
With the increasing density of microbubbles manufacturer expects a gradual
deterioration of the image on the retina.
The study is carried out with diffuse filters Trusetal Verbandstoffwerk
GmbH, D (0.8, 0.6, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1) and Ryser Optik AG, CH (0.8, 0.6, 0.4, 0.3,
0.2, 0.1) as well as with spherical convex lenses (+ 0.75 +1.0, +1.25, +1.5, +1.75,
+2.0 D) and the multilayer foils with additive diffusion effect (2, 3, 4, 5, 6, 8
layers) as two reference sets.
The objective characteristics of the filters and the convex lenses were tested
through the PSF (Point Spread Function). Measurements were made on the optical
bench, consisting of a He-Ne laser (632.8 nm), the spatial filter, the collimator, the
aperture 3.5 mm (simulating normal pupil diameter under photopic conditions)
and the digital camera for recording of degraded images. With the calculation of
the Fourier transform samples of the PSF for each filter was calculated
modulation transfer function (MTF) and then describes the shape of the MTF
curves of the individual samples.
Subjective measurements are performed on an optically presbiopized
dominant eyes of 60 young, healthy adults. The eye examination is carried out
before the measurement. The best corrected visual acuity (ETDRS – standard
optotype, VectorVision, USA) and contrast sensitivity (standard chart for 1.5, 3,
6, 12, 18, CPD, VectorVision, USA) ase measured under photopic conditions
recommended by the FDA for multicenter clinical studies (i.e. continuous
feedback stabilization of luminance 85 cd/m2).
Preliminary results of measurements of the pilot study correspond to the
expectations. Good agreement between objective and subjective parameters
confirms the optimal settings of the two methodologies. A series of filters Ryser
Optik AG devoids harmonic progression of diffusible properties in subjective tests
as well as in objective measurements. The filter labeled 0.6, was deviating the
most. This one is more diffusible than 0.4 and 0.3. An objective measurement of
MTF of filter 0.6 shows even the highest anomaly. These results are in good
agreement with the work of Pérez, Archer and Artal (2010), in which the film 0.6,
0.4 and 0.3 scatter the light in a similar extent; only the film labeled 0.8 caused
less dispersion and less image degradation than previous three filters.
For filters Trusetal Verbandstoffwerk GmbH in the subjective
measurement the filter labeled 0.6 shows the lowest level of degradation and the
356
filter 0.8 is the second lowest. The inversion of diffusible properties declared by
the manufacturer occurs also for filters labeled 0.1 and 0.2 in low spatial
frequencies. But these dyscongruences were not found in objective measurements
and objective metrics of Bangerter´s filters match the optimal progression in both
reference series (convex lenses and multilayer foils).
The results of our pilot study can be summarized as consistent. They give us
satisfactory prerequisite to obtain reproducible results after completion of the
study. The aim will be to implement the mathematical analysis of the relationship
of subjective and objective metrics diffusion properties Bangerter´s filters and to
find representative desctriptor applicable in clinical practice for the safe dosage of
partial occlusion in pleoptic exercises.
References:
Pérez, GM., Archer, SM., Artal, P. Optical characterization of Bangerter foils.
Investigative Ophthalmology and Visual Science. 2010 Jan;51(1): 609-613.
357
21. RGP PACIENT EDUCATION
Mirna Filković1
, Kristina Mihić2
, Sonja Drugović2
1
student at University of Applied Sciences Velika Gorica
2
assistants at University of Applied Sciences Velika Gorica
What are rgp lenses?
At the very beginning of lenses the first lens material was PMMA, these lenses
had a very hard material that came to market in 1957 The material itself was very
uncomfortable, hard, very hard to carry and and conducted no oxygen. Until the
beginning of the seventies it was the only one on the market. About that time new
materials started coming and they were much softer and consisted of a hydrogel.
The materials in themselves were a lot more comfortable, easier to carry and
better for oxygen permeability and slightly begin to dominate the market.
Although the arrival of these materials meant better and more comfortable lens
wearing doctors have completely ignored the hard lenses and stopped fitting. The
problem with the new material was that they were causing the problems in the
cornea, but also an optical system was by no means as good as the material of
hard lenses. At the end of 70' better rgp lenses started coming, with better
materials and better oxygen permeability. The materials in themselves were hard
but not uncomfortable and painful to wear as PMMA. They were also much
simpler to fit due to advanced design.
358
Picture 9. Soft lens
Picture 10. Rgp lens
When talking about RGP lenses we must keep in mind that they are not the same
as soft contact lenses. RGP lenses have a small diameter, which is approximately
9.0 millimeters. Also, we need to know that the RGP lenses must be moving at
least a little bit when they are in the eyes because oxygen could circulate through
tears to the cornea and this movement is about 2-3 millimeters. Since RGP lenses
are made of hard materials it takes some time to ajust on them. After fitting the
patient usually feels uncomfortable because the upper eyelids presses the lens, this
discomfort leads to frequent watery eyes blink first few minutes after curve fitting
and therefore patients are advised to keep your head straight and gaze toward the
knees. Before fitting the need to review to determine whether the patient can wear
RGP lenses and whether he is able to adjusting and maintenance. Before fitting
the RGP lens is necessary to make a slit-lamp Reviewing the patient and make
Keratometry in order to know which type of lens curvature and be patient. RGP
lenses are easier to maintain, and the presence of bacteria on them is much smaller
than soft lenses. While getting used to the RGP lenses should be noted that the
patient need to every day extend the period of wearing lenses, of course it does
not mean you should suffer if there is a strong discomfort during the first few days
of wear. In these cases it is recommended to wear them when you do not feel the
discomfort. Customize lasts until the patient is capable of wearing lenses the
whole day. With RGP lenses is not recommended to sleep because they can move
through the cornea and cause erosion, also occurs that the lens moves from the
cornea to the sclera, and also causes erosion.
359
Rgp lens wear and examination
There are several factors for which patients should not wear contact lenses, and
we will be describing it in details and make a specification. How do we know that
the patient is able to wear contact lenses? First of all we need ophthalmological
documentation, if a patient had a history of any problems with the eye or cornea,
before any trial fitting it is necessary to eliminate any ocular pathology. Patients
must also be informed of all factors of wearing contact lenses to help themselves
have decided whether to wear them or not. The most important item is the eye
health. It is necessary to eliminate any erosion or eye abnormalities in epithelium.
Any previous bacterial infection may increase the risk of microbial keratitis and
patients with a history of this disease aren't recommended to wear rgp lenses. The
most common condition when wearing RGP lenses is a dry eye, dry eye is
unfortunately nowadays often represented state. This phenomenon makes it
difficult to carry and causes erosion to the eye due to small tear and the tear film
fails to connect with the lens which leads to corneal scraping the edges of the lens.
Patients who have minor symptoms of dry eye is usually attributed RGP lenses
but not on all day wear. When we talk about the general health of future carrier
RGP lenses we need to assess its propensity to allergies and chronic infections.
Allergies can be associated with poor tear film and the tendency of development
of inflammatory reactions in solution or in the deposits on the lenses, in patients
with frequent allergies are attributed to daily soft lenses. In chronic infections can
happen that patients have excess mucus in tears as the same means susceptibility
to infections. Also, people with hypertension are prone to dry eye due to diuretics
that treat their condition, people with thyroid dysfunction are also prone to
developing dry eye. Every hormonal changes whether they are associated with
pregnancy, lactation or menopause may lead to the creation of corneal edema and
accumulation of mucus. Oral contraceptives can also lead to similar effects,
although recent research proves that the correlation with contraception today is
very low because the latest pills contain a lower dose of hormones than their
predecessors.
Psychological factors
The psychological attitude towards wearing and maintaining lens has a major
impact on quality and customer satisfaction carry in the future. There are patients
who can quickly adapt to the lenses, and for them they are not a problem during
360
several days of wearing and cleaning after removal. We also have patients who
are very difficult to get used to wearing lenses, and they look at a RGP lenses with
fear of pain and injury. It is important to emphasize that the adaption is possible.
The latest research shows that people who had changed many types of glasses are
prone to adapting very quickly and had no problems with further maintenance and
regular check-ups with your optometrist.
Use of positive terms when presenting GP lenses to patients is advised by GP
experts. Negative terms such as “pain” should be avoided. For the optometrist
who uses negative terms, he or she has already implied that some degree of pain is
usually associated with the use of GP contact lens. Most patients will accept a
slight sensation associated with the application of a GP lens. Put the patient in a
relaxing mood and advise not to force blink and not to close the eyelids tightly.
Words such as “having a tickling sensation” should be avoided because being
tickled is generally not considered enjoyable. The words “a slight irritation,” the
antonym of which is calmness, should also be avoided. Positive terms are
preferred to encourage the patient
Slit-lamp and keratometry examination
A biomicroscope, or slit lamp features a detailed, stereoscopic, noninvasive view
of the anterior segment. The transparent ocular tissues allow the use of several
different types of illumination. Types of illumination vary with the positioning,
size, shape, focus, and filtration of the beam. Mastery of the biomicroscope is
essential for the competent contact lens practitioner. After the opening of dialogue
with the patient about RGP lenses begin check-up. First we check whether an eye
has any anomalies or scratches
We look at the second form eyelid to make sure that the patient's best selection
are RGP lenses. Shape of the eyelid should be such that the upper eyelid covers
the cornea and a lover eyelid needs to be at the edge of the cornea.
We look at the blinking, and blinking for us it is important to see detritus because
the movements of detritus conclude what the patient's tear film is.
We analyze tears at which we see the tear meniscus, rate of flow, content detritus
and interference colors.
We are looking at the conjuntive to see if there is any damage
361
We see the corneal profile of a patient and based on that, we conclude which lens
we put in. The most common profile is the current tangent and we have the
distinctive convex, strikingly tangential, one-curved profile and concave.
Checking the transparency of the cornea
The keratometer is the most commonly used instrument for corneal curvature
measurements. It not only measures radius of curvature, but it can also verify
base curves of rigid lenses and detect corneal distortion.
Lens fitting
Important factors of an optimal gas-permeable lens fit includes the lens–cornea
alignment, good lens centration, and patient comfort. Lens comfort is determined
principally by the interaction of the lens with the eyelids. Assessment of the lens
interaction with the eyelids at the time of fitting will assist the optometrist in
advising the patient regarding the prospects for a successful fitting and good lens
comfort.
Gas-permeable lens centration is largely determined by patient factors. Although
the optimal lens centration is affected by the lens back optic zone radius in
relation to the keratometric readings, the lens centration is also influenced by a
number of other important patient factors:
1. Upper and lower lid positions (stabilizes lens, reduces sensation).
2. Tighter lid tension (gauge by difficulty of eversion). An example
is the Asian eye.
If either the upper or lower lid hits the lens edge during a blink, lens comfort will
be reduced. This is of particulary important during the initial adaptation period of
1 to 2 weeks. Try to have the lid either approximately 1 mm from the lens edge, or
have the lid overlap the lens edge by a similar distance. Good comfort is affected
by the lens-to-lid relationships. Upper lid that overlaps the lens and does not hit
the edge with each blink is usually comfortable. An area of clearance or a gap
between the lower lid and lens edge also is a good sign to look for with a
comfortable lens. Poor comfort is also affected by the lens-to-lid
362
relationships.Upper lid that does not overlap the lens and hits the edge with each
blink is usually not comfortable.
Lower lid and lens edge bumping up against each other as the lens drops can
indicate an uncomfortable lens. Good comfort case shows a first-time wearer who
experienced good comfort soon after the delivery visit. . Inform the patient that the
majority of patients will experience a slight awareness when the GP contact lens
is placed on the cornea. This new sensation will dissipate a little each day as the
body adapts to the new situation. Before the trial fit The GP contact lens should be
thoroughly cleaned with a good GP contact lens cleaner and visually inspected for
unwanted foreign particles and debris. The cleaned GP contact lens should be
conditioned before placing it on the eye, where it will be examined for hazing, dry
patches, and areas of poor wetting ability. If deposits are present, the
patient may be predisposed to future problems. GP contact lens care procedures
may necessitate customization at a later time. Poor wetting ability of the GP
contact lens is often associated with deposits from bad cleaning or secretions from
the patient’s own system. This poor wetting ability may be a warning sign of a
possible dry eye. Procedures performed during every GP contact lens progress
report includes, but is not limited to, comfort with the contact lenses, the wearing
schedule, visual acuity, overrefraction (usually with loose ophthalmic lenses),
fluorescein pattern analysis, keratometry or topography, spectacle refraction,
biomicroscopy (with and without the contact lenses), and GP contact lens
inspection. Other helpful tests are retinoscopy and overkeratometry (also called
front surface keratometry).
Success with trial fitting can be assured when four factors are taken into account:
spectacle astigmatism, contact lens itching, contact lens awareness (comfort), and
spherical refractive error. According to one study, high success rates are obtained
with low astigmatism, no itching, good comfort, and low spherical error. For high
astigmats, those with more than 0.75 D, the presence of itching is possible. When
there is no itching, the success rate is 90%. When there is high astigmatism with
itching, the success rate is 62%. When we are taking the lens out of an eye there
are a few ways to do it, note that whetever way you are doing it you should inform
a patient about it.
363
Inserting the lens into the eye is easy if you know how and in what way, and if
you have done it before, but the past practice is required. When placing lenses
ask the patient to look straight ahead and stand beside him. If you first put the lens
in the left eye stand with his left. Positioning your right hand so that his head with
your elbow reserve at the back that would not allow his head to move. Put a lens
to the index finger of your left hand. Ask the patient to look down and put the
middle finger of your right hand raise the upper eyelid, then ask the patient to look
up and put the middle finger of his left hand catch the lower eyelid, the patient
should stare straight at an object and then we put the lens on the cornea. It is
important to emphasize that RGP lenses are going to specifically and only to the
cornea which means that there are no movements in the eye because of the
potential erosion. The patient will feel some discomfort and it instructed to hold
his head straight and look pointed to his knees. Repeat this procedure with the
other eye.
When it comes to taking a lens out of an eye, most people have problems in the
beginning so we show them two tehniques.
1. The "pinch" technique involves controlling the upper and lower lids by
placing a finger or thumb on the lid margin of each Starting with the lids
parted somewhat wider than
the total diameter of the lens, gently bring them together so that the lid margins
burrow under the periphery of the lens, than popping the lens out. If the lids are
controlled and positioned correctly, almost no force is required to break the
surface tension holding the lens in.The lens should release from the cornea with a
gentle "pop" to be collected. If you want to show off, with practice it is often
possible to get the lens to settle on a finger or the thumb of the hand controlling
the lower lid,which can then be shown to the patient with a bit of a flourish. A
cheap andflashy trick undoubtedly, but also a demonstration of skill whichcan
reassure a patient who is nervous that removal might be difficult. The pinch
technique is probably the most commonly used technique these days, but it doesn't
work on everyone. Some patients respond to touching of their lid margins by
going into blepharospasm.
364
Picture 11. The ''pinch'' tehnique
2. The "pull and blink" method used to be the first choice in the days of
PMMA lense. However, it still works well on many lenses, often in those
patients who respond badly to the pinch technique. The method is as
follows. The patient fixates an object chosen so that the cornea, and the
lens, is positioned between the lids at the point where the parpalpebral
distance is at a maximum. The patient is then told to open their eyes as
wide as they can. The lids are tensioned by pulling at the outer canthus
until the surface tension of the tear film is broken. This can be done with a
finger, but is sually more easily donewith the practitioner's thumb, which
has a greater contact area. Ifthe eyes are positioned correctly and the lids
tensioned evenly,little force may be required. However, sometimes the
tensioning of the lids is insufficient to break the surface tension, and this
must be achieved by asking the patient to blink.The lens may be ejected
from the eye rather quickly in these circumstances, so be prepared to catch
it, unless you would like to spend the next 5 minutes on the consulting
room floor looking for the lens. If the blink is rather violent, the patient
may hurt the eyelid too.
365
Picture 12. the ''pull and blink'' method
If all else fails,you can always use a suction holder. These handy devices were
once found everywhere that contact lenses were fitted, in the days when PMMA
and early RGP lenses dominated the market. They seem to have all but
disappeared, but if a lens sticks hard on the sclera - as they occasionally do – a
suction holder is the tool of choice. It is therefore a good idea to have a supply in
the consulting room.
Picture 13. suction holder
Lens care
When a patient starts wearing lenses we should inform him and show him how
to properly take care of his lenses. Rgp lenses are easy to maintain and in the
following steps it will be shown how. In a lens care kit we have: Disinfecting,
storing and cleaning solution, daily cleaner and a protein remover tablets. It all
comes with a lens storage boxes. Every day before the lens is put in to the eye
it needs to be cleaned and that is with no excutions!!
366
Picture 14. lens care kit
First we open the lens boxes and put one lens in our hand. Then we use a day
cleaner and start cleaning our lens with one finger rubbing it in to the palm of
our hand. When we are done with that, we use cleaning solution to remove all
the extras from the day cleaner, because in a case of not removing it our eyes
could 'burn' a little bit when we put a lens, than, when we are completly sure
that the lens is clean we put it on the cornea. Every week lens needs to be
cleaned with protein tablets. We put both lenses in a box on its place, fill it
with a storing solution, put a protein tablet an leave it over the night. In the
morning lenses must be washed again with a cleaning solution.
Picture 15. Lens cleaning
Regular examination every six months
After we fit the lens and the patient learned all about proper care, arrange
inspection every six months. Examination is essential therefore to see whether
367
there is on the eye appeared erosion, and gave the appearance of certain anomalies
due to lack of oxygen. We make a review of the cornea in order to see if there is
any damage to it, we do it with a diffuser. We also do a fluorescent probe to see
how the lens stands on an eye. If we notice microcysts or vacuoles which means
that there are not enough oxygen, also if there occurs to be blebs they point to a
lack of oxygen. On the lens we look at whether they appeared such deposits or
bacteria.
368
22. SOFT CONTACT LENSES AND TEAR FILM
Nikolina Puntarić1
, Kristina Mihić2
, Sonja Drugović2
1
student at University of Applied Sciences Velika Gorica
2
assistants at University of Applied Sciences Velika Gorica
Introduction
The contact lens is the common name of all the aid for vision correction that is
used in direct contact with the front of the cornea. There are several types of
contact lenses, such as RGP lenses GP lenses and soft contact lenses. In what
follows we will talk about soft contact lenses and tear film.
Soft contact lenses
A soft lens may be defined as a contact lens made from a hydrophilic material and
with a diameter larger than the cornea (semi scleral design). The hydrophilic
material provides pliability to the lens, allowing it to conform to the shape of the
eye. Because soft lenses readily conform to the shape of the eye, they tend to be
easy to fit and to be relatively comfortable. The hydrophilic material also
maintains lens movement, because the pores in the material allow tear flow
through the lens itself avoiding any suction onto the eye. The large diameter is
necessary to maintain adequate lens centration on the cornea, and also assists with
lens comfort and retention in the eye. Soft lenses are the most popular contact lens
wear modality, accounting for some 88% of lens wearers.
369
Slika 1. Soft contact lens
Advantages and disadvantages
Soft contact lenses offer certain advantages and disadvantages.
The best part of wearing soft contact lenses is immediate comfort, adaptation time
is short owing to minimal movement and material of the lens. Other advantages of
soft contact lenses are that they are suitable for long and short wearing times and
variable wearing schedules, they cause minimal central corneal distortion so
spectacle blur is rare. Furthermore, the large optic zone makes for minimal flare
and soft lenses are rarely dislodged thus making them good choice for sporting
activities.
On the other side there are certain limitations such as short life of a lens, since
they are fragile and subject to rapid accumulation of surface deposits. In extended
wear, soft lenses may cause inflammatory complications. Ongoing lens care takes
a significant amount of time (lens cleaning and disinfection are essential). They
may be inadequate for correcting low astigmatism and it is difficult to verify soft
lens parameters.
Types
Several soft lens modalities are available, including the following:
Conventional daily wear lenses are those that have a replacement interval of 6 to
12 months. A more traditional definition of conventional wear is a lens that is
370
worn until change is necessary due to deteriorating lens performance, lens loss, or
lens damage. Planned or frequent replacement systems use conventional daily
wear lenses with a prescribed replacement interval. Common replacement
intervals are annual, semi-annual, and quarterly. Conventional care and
maintenance systems are used. The main advantage of conventional daily wear
lenses over other lens modalities is that they can custom-fitted in a wide range of
spheric, toric, and multifocal designs in materials of low, medium, or high water
content. The disadvantage is that they require complex care systems that include
protein-remover tablets.
Hydrogel disposable lenses reduce the amount of lens maintenance required,
thereby reducing the cost and compliance burden on the patient. A wide variety of
disposable lenses are available, such as two-week/monthly diposable and daily
disposable. Two-week/monthly disposable hydrogel lenses became possible with
the introduction of molding technology, which brought the unit cost of lenses
down enough to permit disposing of lenses rather than protein-cleaning them. For
daily disposable lenses there is no care system and lens storage case is no longer
needed.
Silicone–hydrogel lenses were introduced in 1999 intended primarily for
extended wear, they are also prescribed for daily wear as a premium lens type.
The inclusion of silicone allows oxygen transmissibility values in excess of 100,
considered sufficient for overnight lens wear with the majority of patients.
Because silicone is hydrophobic, the silicone-hydrogel materials are surface
modified by a plasma batch process in order to ensure in vivo wettability. A water
content of 20% to 40% gives sufficient water transmissibility to ensure rapid
recovery from any lens adherence after overnight wear. The aqueous phase of the
tear film is able to penetrate the lenses, replenish the post-lens tear film, and
thereby restore lens movement with blinks. There are anecdotal reports that these
low-water content materials also reduce symptoms of dryness in some patients.
The second generation silicone-hydrogel disposable lenses introduced in 2004 are
being marketed for daily wear. These lenses have a lower silicone content and
correspondingly higher water content, in order to reduce the need for surface
modification and to reduce manufacturing costs. Their oxygen transmissibility is
371
still much higher than traditional hydrogel lenses, without the tendency to
dehydration associated with high water content materials.
Tear film
The tear film is critical to the normal functioning of the eye. It has four main
functions: it provides the first refracting surface of the eye, it protects the eye by
flushing away cellular debris and foreign matter, it gives the cornea nutrition, and
it provides lubrication for the lids and for contact lenses.
The average volume of the tear film is 6 to 8 µL. Under normal conditions, tear
film is secreted at a rate of approximately 1.2 µL per minute. Absorption occurs
through the mucous lining of the eye and the nasolacrimal duct at a rate of up to 2
µL of fluid per minute. Thus, under normal conditions all the tears are removed by
evaporation and absorption. Tear drainage is through the puncta into the
nasolacrimal duct. The tear pH of the open eye is 7.14 to 7.82, the average being
7.45. Contact lens wear may decrease the pH in the tears under the lens. The
oxygen tension in the precorneal tear film is 140 to 160 mm Hg, and this will
decrease with contact lens wear.
Tear composition includes electrolytes, proteins, sterols, and vitamins. Other
components are glucose and various metabolites.
Slika 2. Glands of the eye
Layers
372
The tear film is historically considered to be consisting of three layers: oily, or
lipid; aqueous; and mucoid, or mucous layers. The overall thickness of the tear
layer is 7 to 9 µm.
The lipid layer is principally secreted by the meibomian gland and released into
the tears by the mechanical action of the blink. Oil production in the meibomian
gland may be regulated by the parasympathetic system. The glands of Zeiss and
Moll also
produce oil. Tear lipids inhibit evaporation and prevent tear spillage onto the lids.
The evaporation rate of the tears increases 10-fold if the oil layer is removed. The
lipid layer consists of cholesterol esters, lecithin, fatty acids, free cholesterol, and
phospholipids. The lipid layer is normally approximately 0.1 µm thick. Contact
lens wearers exhibit more meibomian gland dysfunction.
The aqueous layer is produced by the lacrimal gland and the glands of Krause
and Wolfring (accessory lacrimal glands). The aqueous thickness is from 6 to 8
µm. Basal tears constitute normal lacrimation. Reflex tears, or stimulated tears,
are the result of excessive lacrimation produced by the lacrimal gland. Basal and
reflex tear production can be measured with the Schirmer tests. Reflex tearing can
be triggered by a host of factors, including the presence of a foreign body under a
contact lens, a bad edge of a contact lens, a torn lens, corneal abrasion, or toxic
solution reactions.
The mucous layer is composed of a double layer. The inner layer called the
glycocalyx is produced by the underlying epithelial cells and is from 0.02 to 0.04
µm thick. The outer layer is mucus produced by goblet cells, Manz glands, and
crypts of Henle and is 0.6 to 1 µm thick. The mucus from the goblet cells attaches
to the underlying glycocalyx. There are approximately 1.5 million goblet cells per
eye located mainly in the inferior, medial conjunctiva. Contact lens wear increases
the number of goblet cells and, thus, increases mucous production. Mucins are
high-molecular-weight glycoproteins that have a protein backbone with side
chains of carbohydrates. These molecules have both a polar and nonpolar
component. The nonpolar end aligns with the hydrophobic epithelial cells; the
polar end attracts water. This allows the mucin to coat the epithelium and make it
373
more hydrophilic. In addition to making the epithelial surface hydrophilic, mucus
also traps and removes debris from the eye. Poor spreading of mucus results from
abnormalities such as improper blinking and lagophthalmos. Inadequate mucus
may result from goblet cell loss, vitamin A deficiency, and chemical burns.
Contact lenses remain on the cornea by means of the surface tension of the tear
film. The lens floats in the tear film. Thus, there is a tear layer anterior and
posterior to the lens. The tear film on the anterior surface of the lens pulls the lens
onto the corneal surface. The surface tension of the tear film on the anterior
contact lens surface at ordinary temperature (32.1˚C) is 46 dynes/cm2
.
Slika 3. Layers of tear film
Post-lens and pre-lens layer
There are two tear film layers anterior to the cornea in contact lens wear. The
contact lens creates a tear film layer both in front of the lens and behind the lens,
known respectively as the pre-lens tear film and the post-lens tear film.
The pre-lens tear film is important to the patient for good lens comfort and
vision. The pre-lens tear film is the layer overlying the contact lens, creating the
all-important anterior optical surface of the eye and providing lubrication for the
upper eyelid during blinks. If the pre-lens tear film is not stable and complete for
the duration of the interblink interval, then comfort and vision will be
compromised.
The post-lens tear film is importance for corneal health. The post-lens tear film is
the layer in contact with the cornea. It has important roles in preventing corneal
374
infection (antibacterial components), foreign body and debris removal, facilitating
epithelial exfoliation, maintaining corneal epithelial nutrition, and hydration.
Both the pre-lens and post-lens tear film layers are important for maintaining
hydration of a soft lens, and in providing the lubrication that allows for lens
movement with blinks.
Slika 4. Tear film pre-lens and post-lens
Examination of the tear film
Specular illumination with the slit lamp is the most useful method of observing
the tear film. Specular illumination allows several different
observations:Reflective tear film surfaces, noninvasive breakup time and
interference patterns.
Slit-lamp direct illumination and optic section often show little of the tear film,
owing to the high transparency and extreme thinness of the layer. Particulate
matter and debris in the tear film may be visible in direct illumination.
Tear meniscus assessment is another relatively noninvasive tear film assessment
procedure.
Cotton thread test is a fast and comfortable test of tear film aqueous deficiency.
Tearscope is a very useful technique for assessing both tear film stability and the
lipid layer.
375
Meibomian gland evaluation is an important part of a tear film workup, since
meibomian gland dysfunction causes evaporative dry eye, one of the most
common types of dry eye.
Fluorescein tear film breakup time (BUT) is the time for tear film breakup
assessed with fluorescein instilled into the tear film.
Fluorescein staining is typically evaluated as one of the last tests in a tear film
assessment, to avoid the influence of the dye on the noninvasive tests.
Rose Bengal is considered the definitive test for a dry eye but is rarely used in
contact lens practice. It is a toxic and somewhat painful dye that demonstrates
ocular surface damage.
Tear film assessment
Pre-lens tear film is easy to assess with the slit lamp.
Routine assessment of the pre-lens tear film can be made at soft lens fittings and
aftercare visits, in the same way that soft lens centration and movement are
assessed routinely.
Benefits of assessment of pre-lens tear film wetting are several:
1. In comparing lens performance at fittings, particularly if two brands of
lens are trialed with one to each eye.
2. In making management decisions at aftercare visits, such as evaluating
the need for the patient to dispose of lenses or be refitted, particularly if
patient symptoms are present.
Slit-lamp signs of pre-lens tear film performance include:
376
Pre-lens tear film stability is evident when an aqueous tear film can be
seen overlying the whole lens surface, with particle movement following
blinks.
Instability of the pre-lens tear film is evident from incomplete coverage of
the lens surface with tears, with the appearance of dry spots or irregular
reflections in the specular reflection of the slit-lamp beam focused on the
lens surface.
Thinning of the pre-lens tear film is evident when colored interference
fringes appear in the specular reflection of the slitlamp beam.
Deposits on the soft lens surface appear as raised dots prominent above the
tear film surface that do not flow with the tear film movement following
blinks, but may move to a lesser degree if lens movement occurs.
A mucin layer covers a contact lens when it is in the eye, with the effect
that the pre-lens wetting of the tear film in-eye can quite different to the
wetting of a contact lens in the laboratory situation.
A lipid layer may or may not be present over the pre-lens tear film. It will
tend to only be present when there is a full aqueous pre-lens tear film to
support it. A normal lipid layer will not be colored but rather show gray
swirling oily patterns on the surface of an aqueous pre-lens tear film.
Pre-lens tear film breakup time is the easiest way to quantify the prelens
tear film stability. Breakup times less than 5 to 10 seconds are a
potential concern, particularly if the patient also reports symptoms of
dryness. A reduced pre-lens tear film breakup time may be associated with
increased lens deposition and with increased symptoms of dryness.
Contact lens materials may perform differently in some patients with
respect to the pre-lens tear film. Generally all contact lens materials tend to
377
increase pre-lens tear film evaporation and reduce pre-lens tear film
stability.
Management of poor pre-lens tear film stability may involve lens refitting
into a lens of a different material. Other options include more frequent
disposal of lenses to reduce the effect of deposition, the use of lubricant
drops during wear, meibomian gland evaluation and possible treatment,
soaking of the lenses in solution during a break in wear in the middle of
the day, and restricting wearing time.
Post-lens tear film is also readily observed with the slit lamp, and located just
posterior to the brighter pre-lens tear film reflection.
Significance of the post-lens tear film is that it is the key to understanding
many aspects of soft lens fitting and a number of potential complications
of lens wear, particularly those related to extended wear. Unlike the prelens
tear film, the post-lens tear film does not appear to strongly influence
comfort and vision in everyday soft lens wear.
Variability is a hallmark of the post-lens tear film. In normal daily wear
the post-lens tear film should be aqueous with good tear flow. An aqueousdeficient
post-lens tear film affects lens fitting and may predispose the eye
to a variety of complications particularly in extended wear.
Assessment of the post-lens tear film is via slit-lamp specular
illumination. It requires more magnification (e.g., 20× or higher), a wider
angle of illumination (>40 degrees) and a finer slit-lamp beam (0.1 mm)
than for the assessment of the pre-lens tear film.
Grading of the post-lens tear film appearance is according to the presence
or absence of monochromatic or colored patterns.
1. Amorphous post-lens tear film has a uniform brightness and
is gray in color. There are no patterns evident, although particles
378
in the post-lens tear film may be seen moving freely
with blinks as the lens moves. An amorphous post-lens tear film
is a full aqueous tear layer and is the most desirable state for this
layer.
2. Striate post-lens tear film is monochromatic in appearance with
gray lines or mottled patterns evident. No movement of particles in
the post-lens tear film is seen. A striate post-lens tear film is a
thinned or depleted tear layer.
3. Colored post-lens tear film shows bright or faintly colored
interference
fringes. Colored patterns may include orange, yellow, green,
and purple. No movement of particles in the post-lens tear film is
seen. A colored post-lens tear film is also a thinned or depleted
tear layer.
Appearance Postlens particle
movement
Amorphous Uniform: noncolored/grey Particles move freely
Striate Grey lines or motted patterns No movement seen
Colored Bright patterns: orange, yellow,
green, purple
No movement seen
Slika 5. Grading of post-lens tear film
Eye closure with soft lens wear affects the post-lens tear film, causing
apparent aqueous depletion as evidenced by the appearance of colored or
striate patterns. Post-lens tear film thickness at specific time point could
frequently be less than 1 µm. The mechanism of lens adherence in eye
closure may simply be the pressure of the eyelid over the lens
mechanically squeezing the post-lens tear film out from under the lens.
Lens thickness may influence the post-lens tear film, as well as corneal
379
staining.The ultrathin lenses tended to show greater dehydration of the lens
material and to cause more corneal staining.
Tear exchange may be considered in several ways:
1. The traditional model is that post-lens tear exchange occurs
only at the edges of a soft lens, as it does for a water impermeable
lens such as a rigid lens such as an RGP lens.The concept of postlens
tear exchange at the lens edges is a useful one with regard to
elimination of debris from the post-lens tear film, particularly in
relation to extended wear.
2. Anterior-posterior tear exchange is a relatively new concept
that
accounts for the delicate and variable nature of the post-lens tear
film in soft lens wear. The theory is that tear film can move in
different ways affecting soft lens fitting, although particulate matter
in the tear film such as debris can only be eliminated laterally under
the edges of the soft lens.
3. The X-Y-Z theory of post-lens tear exchange summarizes the
many factors that can affect the post-lens tear film and influence
lens fitting. It encompasses the notion that the post-lens tear film
can move in any direction, through the cornea or the soft lens
material, as well as laterally out under the lens edges.
380
23. MODERNÍ TRENDY NITROOČNÍCH ČOČEK
Bc. Soňa Škrabalová
Katedra optometrie a ortoptiky, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity
Vedoucí práce: Lucie Machýčková
Pracoviště: Katedra optiky, Přírodovědecká fakulta Univerzity Palackého
v Olomouci
1.Obecný úvod a materiály
V dnešní době, kdy jsou laserové operace obrovským hitem, jistě každého člověka
s refrakční vadou první napadne tento způsob řešení, ale ne každý je vhodným
kandidátem. Důvodem nevhodnosti pacienta je především tenká rohovka či příliš
vysoká refrakční vada. Tito klienti jsou právě nejlepšími kandidáty refrakčních
nelaserových operací. Tímto způsobem lze řešit všechny typy ametropií včetně
presbyopie. Preferuje se ale především korekce vyšších refrakčních vad.
Nitrooční refrakční operací je myšlen zákrok, kdy díky odstranění čočky, jejím
nahrazením či vložením druhé čočky k čočce stávající, změníme refrakci neboli
počet dioptrií optického systému tak, aby bylo co nejblíže ideálnímu
fyziologickému stavu, čili emetropii.
Nitrooční čočka by měla splňovat několik technických parametrů k tomu, aby
byla vhodná pro využití v refrakční chirurgii. Čočka by měla mít určitou optickou
mohutnost (v rozmezí od -10 do +35), určité zakřivení povrchu, design a rozměry
optické a haptické části. Od výrobce musí být uvedena u každé čočky tzv.
konstanta A, která se dosazuje do výpočetních vzorců pro optickou mohutnost.
Dříve býval tvar čočky jen pravidelný bikonvexní, který například u metody RLE
zajišťuje dostatečné přilnutí k zadnímu pouzdru. V současnosti se objevují i
implantáty plankonkávní a plankonvexní.
381
Lens cristallina je nepropustná pro UV záření, čímž chrání sítnici. Proto i umělá
čočka musí toto kritérium splňovat. Téměř polovina pacientů měla problém
s implantovanou čočkou bez UV filtru, kdy bylo přítomno trvalé růžové vidění,
především při úplňku či při slunečném počasí v zimě.
Důležitým faktorem je také biokompabilita, kde se kladou obrovské nároky na
snášenlivost materiálu.
8.1 Haptická část IOL
U prvních Ridleyho nitroočních čoček nebylo z důvodu velikosti potřeba opěrné
části. Po opakovaných komplikacích musel Ridley zmenšit velikost optické části,
čímž dal vzniknout tzv. „haptikámů. Jejich základní vlastností je především
dostatečná flexibilnost.
Haptická část slouží k uchycení IOL v oku a k udržování její stabilní polohy vůči
optické ose. Podle místa fixace IOL mají opěrná vlákna různý tvar.Čočky
fixované na duhovku mají baltickou část ve tvaru klepítek, čočky fixované do
komorového úhlu mají haptiky tvaru otevřené kličky. U zadněkomorových
implantátů existují různé variace tvarů.
8.2 Optická část IOL
Optická část nahrazuje funkci původního optického média. Její velkou nevýhodou
je ale omezená velikost. U haptik byla velikost různá podle parametrů oka
pacienta. Optickou část lze vytvořit nejmenší o průměru 4,5 mm, především
z důvodu možného vzniku dysfotopsie.
Její velmi důležitou vlastností je v dnešní době její schopnost svinutí se a
následného rozložení díky tvarové paměti (pouze u čoček z měkkých materiálů).
U metody RLE se využívají dva typy okrajů optické části. Čočky s ostrým
okrajem vykazují pokles případů katarakty zadního pouzdra, také zamezují
migraci epiteliálních buněk do prostoru mezi zadní pouzdro a implantát. Tento typ
okraje ale přináší i nevýhodu v podobě nežádoucích světelných fenomenů, což u
oblého okraje nenastává. Jistým kompromisem je vytvoření tzv. optiEdge, což je
okraj složený ze tří částí. Oblý přední okraj snižuje oslnění, šikmé část
minimalizuje odraz světla uvnitř čočky a ostrý zadní okraj snižuje možnost vzniku
šedého zákalu.
382
Optická část spolu s haptikami může být tvořena z jednoho druhu materiálu, jde o
tzv. čočky jednokusové. Pokud se použije materiálů víc, jedná se o čočky tzv.
vícekusové. V praxi ale kombinace různých plastů může způsobovat problémy
především z důvodu jejich rozdílných vlastností.
8.3 Materiál
Materiál pro výrobu nitroočních implantátů lze hodnotit z mnoha hledisek.
V zásadě se používají dva typy materiálů- akrylát a silikon. Oba dva polymery
jsou velmi trvanlivé, biokompatibilní a nekancerogenní.
8.3.1 Akrylátové polymery
Patří mezi nejstarší materiály používané pro výrobu nitroočních čoček. Dělí se
podle přechodové teploty na měkké a tvrdé. Přechodovou teplotou (tzv. glass
transition temperature Tg) je myšlena teplota, při které přejde materiál z tvrdé
formy na měkkou.
V historii byl nejvíce oblíbeným tvrdým polymerem polymethylmetakrylát
(PMMA), v lékařství se používá již 70 let a ještě v roce 1997 byl nejoblíbenějším
materiálem pro výrobu IOL. V současnosti se používá asi v 10-20% případů.
PMMA má výbornou snášenlivost, je lehký a trvanlivý, ale není zcela inertní.
Tento problém bývá řešen modifikací povrchu čočky heparinem, který způsobuje
menší adhezi celulárních partikulí.
Díky trendu zmenšování vstupních řezů v dnešní době ustupuje do pozadí
(implantace probíhá incizí ne menší než 5mm). Implantace tvrdé IOL předchází
rozšíření vstupní incize ze 3-4mm na 6-7mm podle průměru implantované čočky.
Po zákroku následuje šití operační rány, což může postoperačně vyvolat ve větší
míře zánětlivé reakce. Nicméně haptické části jsou i v dnešní době hojně
používané, vysoce funkční a spolehlivé.
Měkké akrylátové polymery jsou při běžné teplotě dobře složitelné a díky tvarové
paměti se rozloží v oku za zhruba 3-5 sekund, čím pomaleji, tím lépe, protože se
lépe kontroluje správné usazení implantátu. Tyto foldovatelné čočky jsou
aplikovány do oka pomocí injektoru. Není potřeba nijak rozšiřovat incizi, což
umožňuje na závěr ránu pouze hydratovat a nutnost šití odpadá. Jedním
z vynálezců tohoto typu materiálu byl i Otto Wichterle, ale do praxe přešel tento
383
typ materiálu až v 70. letech společně s rozvojem fakoemulzifikace. U měkkých
IOL je nutno ocenit výbornou biokompatibility, biostabilitu a šetrnost k endotelu
rohovky a k duhovce.
Z pohledu vztahu měkkých čoček k vodě je lze rozdělit na hydrofobní a
hydrofilní.
Hydrofobní akrylátové čočky obsahují méně než 1% vody, což umožňuje jejich
uchovávání v suchu, ale zároveň to způsobuje jejich neobyčejnou křehkost. Od
roku 1998 je to nejoblíbenější materiál pro implantaci, díky biokompatibilitě a
minimalizaci výskytu sekundární katarakty. Kromě křehkosti je manipulace
ztížená také lepkavostí materiálu. Pacienti si po zákroku především u tohoto
materiálu stěžují na tzv. třpytění, které je způsobené tvorbou mikrovakuol
v materiálu čočky uložené ve vodném prostředí.
Hydrofilní materiál je nutno uchovávat v roztoku, protože obsahuje až 38% vody.
V minulosti byly velmi oblíbené tzv. Memory lens, vyráběné právě z tohoto
materiálu. Uchovávaly se v nádobách při 8°C, po implantaci se díky zvýšené
okolní teplotě pomalu, plynula a šetrně rozvinuly. Velmi dobře mohla být
kontrolována poloha nové čočky. V roce 2000 byla výroba těchto čoček zastavena
díky zvýšenému množství usazenin na optické části, které zhoršovaly průhlednost
materiálu.
Nejmodernějším materiálem je v dnešní době collamer, směs silikonu a kolagenu.
Název vznikl spojením slov kopolymer a kolagen. Díky přítomnosti kolagenu
dochází k odpuzování proteinových molekul od čočky, protože vzniká vazba mezi
povrchem čočky a fibronektinem (přilnavý glykoprotein). Proto má tento typ
čočky nulový výskyt depozit a fibróz.
Podle výzkumu použití tohoto materiálu vykazuje lepší kontrastní citlivost
(nevznikají mikrovakuoly) a malou četnost výskytu sekundární katarakty.
Vstupní řez bývá jen okolo 3mm díky vyjímečně úzkému profilu čočky.
Speciálním typem akrylátového polymeru jsou tzv. expandibilní nitrooční čočky
zvané Acqua. Implantace probíhá řezem o velikosti 3,2mm. Po 2 minutách od
implantace lze zákrok dokončit a pacient může vstát a odejít. Po 8-12h dochází
384
k hydrataci optické části čočky uvnitř pouzdra, poté čočka zvětší svůj objem a
finální průměr optické části vzroste na 5,2mm.
Ve fázi testování jsou také expandabilní materiály reagující pouze na určitou
vlnovou délku, což by umožnilo případnou pooperační dokorekci (nutnost použití
UV záření).
8.3.2 Silikon
Silikonové eleastomery byly vyvinuty již roku 1978. Tento materiál byl použit pro
implantaci 1. měkké nitrooční čočky roku 1984 doktorem Mazzoco. Tento
polymer narozdíl od PMMA nevykazuje žádnou adhezi vůči okolí, naopak je
typický svou výbornou biostabilitou, pružností a odolností vůči mechanickému
poškození.
V praxi existují dvě generace silikonových čoček. Optická část čočky 1. generace
byla poměrně velká a k implantaci byl potřeba příliš velký řez. V dnešní době se
používají silikonové implantáty 2. generace, především kvůli ztenčenému profilu,
zvýšenému indexu lomu a nutností vytvoření vstupního řezu o velikosti pouhých
3,2mm.
Implantace IOL z tohoto materiálu není doporučováno po vitrektomii s následným
vyplněním sklivcového prostoru silikonovým olejem z důvodu možné kondenzace
oleje na povrchu čočky. Nevýhodou je také zhoršená manipulace v průběhu
operace díky kluzkému povrchu.
Na závěr této kapitoly je nutno dodat, že materiály pro výrobu IOL zažívají stejně
jako celá refrakční chirurgie obrovský progres. Téměř každý rok přinese nové
objevy. Ve fázi laboratorních pokusů jsou například čočky z polymerových gelů,
které zřejmě znamenají budoucnost pro implantologii. Tento gel se po implantaci
sám zpevní nebo je polymerizován.
2. Moderní trendy
385
Jak už bylo výše zmíněno, přichází refrakční chirurgie dnes a denně s novými
inovacemi. Protože jsou mnohé techniky a materiály teprve v rozpuku, jejich
využití je poměrně finančně náročné a jen budoucnost ukáže pacientům
efektivnost této investice. (Akomodační čočka Tetraflex vyjde 12000kč za jedno
oko, cena nitrooční čočky WIOL se pohybuje okolo 15000kč a jedna multifokální
tórická čočka vyjde pacienta dokonce společně se vstupním vyšetřením 29500kč).
9.1 Chirurgické řešení presbyopie
Řešení vetchozrakosti pomocí implantace nové čočky je pro pacienty velice
lákavou variantou, protože řadě z nich dělal problém úzký optický tunel u
brýlových čoček a obtížná manipulace s čočkami kontaktními.
Metody jako monovision (fokusace jednoho oka na dálku a jednoho do blízka) či
PRELEX ( implantace speciální multifokální IOL metodou RLE) nejsou pro
zákazníky ničím novým, i když v poslední době multifokální čočky zaznamenaly
progres.
Multifokální nitrooční čočky (MIOL) zajišťující tzv. pseudoakomodaci (statický
stav napodobující naturální akomodaci) jsou v současnosti často skloňovaným
výrazem v oftalmologii, i když princip jejich funkce je znám již řadu let.
Po dopadu paprsků na multifokální čočku dochází k jejich lomu, ohybu či
kombinaci. Část paprsků dopadne na retinu a vytvoří ostrý obraz pro danou
vzdálenost. Ostatní paprsky mají ohnisko mimo sítnici a v rámci nezbytné
neuroadaptace se učí mozek tyto rozmazané obrazy nevnímat. [1]
Pokud dochází na čočce k lomu paprsků, podle Smellova zákona, jedná se o
refrakční multifokální implantát. Optická část má několik soustředných oblastí o
vlastní dioptrické hodnotě, která umožňuje vidění na konkrétní vzdálenost.
Koncept refrakční čočky bývá založen na 2-5 optických zónách. Přechody mezi
nimi jsou tvořeny sférickými plochami, které umožňují vidění do středních
vzdáleností.
Difrakční čočky jsou založeny na principu ohybu světla. Světlo se šíří ze zdroje ve
formě vlnoploch. Povrch přední strany čočky je tvarován do „schodků“
umístěných v koncentrických prstencích, na jejichž vrcholu dochází k difrakci
světla. Vznikají nové vlnoplochy, jejich skládáním na retině se vytvoří jeden ostrý
obraz pro předměty v dálce a jeden pro předměty blízké.
386
Kontraindikací těchto typů IOL je astigmatismus nad 2D a klidová zornice užší
než 3mm. Každý pacient by měl také počítat s jistým diskomfortem v podobě
optických fenoménů za mezopických podmínek.
Novodobou nejmodernější alternativou multifokálních čoček jsou čočky
akomodační, které se snaží kompenzovat pokles či deficit akomodace
prostřednictvím tzv. pseudofakické akomodace. Při tomto dynamickém ději
dochází k spolupráci řasnatého tělíska, čočkového pouzdra, sklivce a
implantované čočky. Výsledkem je změna refrakčního stavu pseudofakického oka
díky ventrodorsálnímu pohybu čočky. Uvádí se, že posun čočky o 1mm vpřed
dodává optickému systému 1,6-1,9 D. K rozvoji těchto IOL přispěl nejvíce
Cumming a jeho kolektiv, kteří zaznamenali nečekaně dobrý vízus pacientů
s implantovanými tzv. plovoucími čočkami (plate haptic IOL) při pohledu do
blízka, což ale bylo podmíněno zachováním funkčnosti očních struktur
využívaných při akomodaci.
V současnosti existuje několik typů akomodativních čoček, které využívají
různých principů vedoucích ke změně optické mohutnosti systému při kontrakcích
závěsného aparátu. Tyto implantáty můžeme rozdělit na čočky s jednou optikou,
se dvěma optikami a čočky se schopností měnit své zakřivení.
Základní myšlenkou čoček s jednou optikou (SIOL) je posun a sekundárně také
deformace optické části, což je umožněno obrovskou flexibilitou spoje opěrné
části a optiky. A právě haptiky přichycené v rozích pouzdra zprostředkovávají
změnu působení síly při práci konané ciliárním svalstvem. Schéma principu
akomodační čočky je zachyceno na obrázku., na němž lze porovnat stav čočky při
relaxaci, kdy dochází pouze k opoře zezadu sklivcem a při pseudofakické
akomodaci, kdy je čočka deformována působením také řasnatého tělesa a dochází
ke změně zakřivení obou ploch čočky.
387
Obr. Porovnání stavu pseudofakické čočky při relaxaci a akomodaci
Mezi nejpoužívanější implantáty tohoto typu patří čočka Tetraflex, která byla
v ČR implantována poprvé teprve v roce 2011. Její tvar a flexibilnost umožňují
implantaci řezem o pouhých 1,8mm. Akomodační rozsah této bikonvexní
akrylátové čočky činí 2,4D. Optická část patří k nejstabilnějším a je nejméně
vnímavá k pooperačním změnám.
Implantáty se dvěma optikami (DIOL) byly prvotně testovány na králičích očích.
Tento objev z roku 1990 sestává ze dvou optických částí spojených haptikou,
které mají mezi sebou stále určitý prostor. Při relaxaci oka jsou části nejblíže u
sebe (0,5mm), při akomodaci dojde k posuvu přední části asi o 1mm ventrálně.
Během uvolňování ciliarního svalu se přední část vrátí zpět na svou původní
pozici. Přední optika je bikonvexního tvaru o optické mohutnosti + 32D, zadní
negativní optika představuje přibližně -12D. Donedávna probíhaly diskuse o
možném zkalení interlentikulárního prostoru, obavy ale byly vyvráceny.
Významným zástupcem duálních IOL je čočka Safrazi s akomodačním rozsahem
až 4D (při laboratorních pokusech na opicích bylo dosaženo až 8D).
Nejslibnější budoucnost mají akomodativní čočky s deformovatelnou optikou
(CIOL). Změna počtu dioptrií v optickém systému zakřivením povrchu je
nejefektivnější a nejúčinnější technologií. Dneska existují 4 návrhy, ale mnohé
jsou stále ve stádiu laboratorních pokusů.
V rané fázi vývoje je čočka Fluid Vision (Power Vision), která je celá včetně
haptik naplněná polymerem. Při uvolnění zonulárních vláken dojde k vytvoření
tlaku na opěrnou část, z které se tekutina přesouvá do optiky, což přináší její
deformaci. Akomodační výkon těchto čoček se pohybuje okolo 5,5 D.
www.ophthalmologymanagement.com
388
Design čočky NuLens vychází z akomodačního mechanismu kormoránů, kteří
mají při potápění potřebu extrémní akomodační šíře. Uprostřed přední plochy
implantátu leží otvor, z něhož je při tlaku sklivce vytlačován gel ze silikonového
polymeru, čímž dochází k deformaci IOL a ke změně počtu dioptrií optického
systému. Výhodou je obrovský akomodační rozsah 6-10D, který lze využít i při
poškozeném závěsném aparátu. Narozdíl od jiných akomodativních čoček je část
implantátu umístěna v sulkus ciliaris a část v pouzdře. Paradoxem je, že
k pseudofakické akomodaci dochází v tomto případě při relaxaci ciliárního svalu,
obráceně než je tomu u fyziologické akomodace.
http://www.ophthalmologyweb.com http://www.about-eyes.com
Termodynamická čočka SmartIOL je z hydrofobního materiálu voskovitého
charakteru. Uchovává se za snížené teploty v podobě tyčinky o průměru 2mm a
délce 30mm. V prostředí s teplotou okolo 37°C (tělesná teplota) dojde za zhruba
30 sekund k jejímu rozvinutí a přeměně na měkký gel o průměru 9,5mm. Dojde
k vyplnění pouzdra bez ztráty optických důležitých vlastností, což je umožněno
díky obrovské tvarové paměti.
Čtvrtým typem deformovatelných implantátů je čočka Liquilens, která je vhodná
především pro pacienty s retinopatií či VPDM. Je nezbytně závislá na gravitaci.
Obsahuje dvě tekutiny s odlišným indexem lomu. Technologie je založena na
různém postavení hlavy při pohledu do dálky a do blízka. Při sklonění hlavy
během práce na blízko se dostane do optické osy oka tekutina s vyšším indexem
lomu. V tuto chvíli implantát pracuje podobně jako lupa.
389
Nespornou výhodou akomodačních IOL je téměř žádný výskyt dysfotopsie a
nulový vliv na kontrastní citlivost. Právě tyto dva faktory jsou důvodem
nespokojenosti pacientů po implantaci multifokálních nitroočních čoček. Jediným
rizikem pro kandidáty výkonu jsou stále ještě minimální zkušenosti s touto
technologií a náročnější průběh operace.
Během tří měsíců po operaci je nutná spolupráce pacienta v podobě
rehabilitačních očních cviků zaměřených na akomodační aparát.
9.2 Bioptika
Biotika byla přestavena světu teprve roku 1996. Je kombinací implantace fakické
nitrooční čočky a následné dokorekce pomocí excimerového laseru (operační
technikou Lasik). Používá se u pacientů s extrémní ametropií. Úspěšnost úplné
korekce pomocí implantace IOL u vysokých vad je velice těžko odhadnutelná,
proto se postoperačně využívá možnost dokorekce nejčastěji po uplynutí 1 měsíce
z důvodu možné delší doby potřebné pro usazení čočky a stabilizace vidění.
Nitroočnímu zákroku musí nutně předcházet 1. fáze operační techniky Lasik, což
je vytvoření lamely. Při tomto úkonu dochází k velkému tlaku na rohovku a za
přítomnosti již implantované čočky by mohlo dojít k poškození rohovkového
endotelu. Tato technika bývá občas také kombinována s astigmatickou
keratotomií.
9.3 LAL ( Light adjusted lens)
Fotosenzitivní čočky LAL jsou velikým objevem posledních let. Svým vzhledem
jsou velmi podobné klasickým zadněkomorovým monofokálním čočkám. Svým
chemickým složením jsou ale velmi inovativní. Optická část tvořená
fotosenzitivním silikonem obsahuje zvláštní molekuly, tzv. makromery., které
jsou velmi citlivé na záření o vlnové délce 365nm. Při dopadu tohoto UV záření
dochází k fotopolymerizaci makromerů. Reakcí na vznik chemického gradientu
v místě osvitu je difúze molekul z neosvícených oblastí, aby opět nastala
chemická rovnováha. Pohyb molekul způsobí lokální zbytnění a změnu optické
mohutnosti implantátu. Celý proces je schématicky znázorněn na obrázku, který
zachycuje působení UV záření na periferii čočky, aby klesla optická mohutnost
implantátu. Modře jsou označeny neosvícené makromery a zelené jsou molekuly
osvícené.
390
Schéma fotopolymerizace implantátu
Po 2-3 týdnech probíhá kontrola, zda se v oku vyskytuje reziduální refrakční vada.
Po kladném nálezu dojde pomocí speciálního přístroje k lokální fotopolymerizaci,
která koriguje zbytkovou vadu. Je to neinvazivní zákrok, který je očními tkáněmi
velmi dobře snášen. Nejmodernější zařízení pro osvícení DLDD (new digital light
delivery device) umožňuje korekci myopie, hypermetropie i astigmatismu.
Nejnověji dokáže vytvořit také multifokální čočku či sférickou plochu pro
upravení aberací.
Po laboratorních pokusech na zvířatech na univerzitě v Utahu, došlo ke
klinickým testům i na lidech. Výsledné hodnoty se blížily stavu emetropie.
O této technologii není ještě příliš známo, ale intenzivně se na ní pracuje a
přichází stále nová vylepšení. Poslední novinkou je zabudování UV filtru do
zadního čočkového obalu. Ohlasy z řad odborníků jsou více než pozitivní a
mnoho oftalmologů vnímá čočku LAL jako materiál budoucnosti.
Zdroje:
KUCHYNKA, P. a kol. Oční lékařství. Praha: Grada Publishing, 2007. ISBN 978-
80-247-1163-8.
NOVÁK, Jan. Nitrooční čočka- cizí těleso v oku. Praha: Galén 1999. ISBN
8085824973.
ROZSÍVAL, Pavel, pořadatel. Trendy soudobé oftalmologie 1.Praha: Galén 2000,
ISBN 80-7262-043-6.
ROZSÍVAL, Pavel, pořadatel. Trendy soudobé oftalmologie 2. Praha: Galén 2005,
ISBN 80-7262-018-5.
391
O´HEINEACHAIN, Roibeard. Thermoplastic IOL fills capsule like natural lens.
Eurotimes. Prosinec 2004.
MAMALIS, Nick. A look at the Light Adjustable Lens (LAL). Eyeworld. Říjen
2005.
ROZSÍVAL, Pavel, pořadatel. Trendy soudobé oftalmologie 7. Praha: Galén 2011.
ISBN 978-80-7262-691-5.
392
MODERN TRENDS IN INTRAOCULAR LENSES
Bc. Soňa Škrabalová
Faculty of medicine, Masaryk university, department of optometry and
orthoptics
Thesis supervisor: Lucie Machýčková
Workplace: Department of Optometry, Faculty of Science, Palacký University,
Olomouc
1. General Introduction and Materials
Laser surgeries are a big hit these days and also the first thing that comes to mind
of every person suffering from ametropic amblyopia, but not everyone is a
suitable candidate. The reason for some patients not being suitable for this type of
surgery is their thin cornea or the fact their ametropia is too high. These clients are
actually the most suitable candidates for refractive non-laser surgeries of
ametropia that can treat all types of ametropia including presbyopia, however,
correction of high ammetropic amblyopias is preferred.
Intraocular surgery of ametropia is a procedure when we change refraction, i.e.
the number of dioptres of the optic system, by removing a lens, replacing it or
adding a new one, so that the refraction is as close as possible to the perfect
physiological condition – emmetropia.
In order to be suitable for use in refractive surgery, an intraocular lens should
meet several technical parameters. A lens should have a certain vergence (ranging
from -10 to +35), certain curvature, design and dimensions of its optic and haptic
parts. Each manufacturer has to state so-called constant A of each lens, which is
used when calculating vergence. Some years ago, lenses were only manufacture in
biconvex shape. This shape ensures, e.g. in the case of RLE method, that the lens
adheres sufficiently to the posterior capsule. Currently, we also have planoconcave
and plano-convex implants.
Lens cristallina is UV light-proof and thus protects the retina. That is why also an
artificial lens must meet this criterion. Almost half of patients had problems with
393
an implanted lens without UV filter complaining of pink vision, especially in full
moon nights, in sunny weather or in winter.
An important aspect is their biocompatibility, where the requirements for the
material tolerance are immense.
8.1 Haptic part of an IOL
First Ridley’s intraocular lenses did not need any struts as they were quite big.
After recurring complications Ridley had to decrease the size of the optic part,
which gave rise to so-called “haptics”. Their fundamental quality is the fact they
are sufficiently flexible.
The haptic part serves for attaching an IOL to the eye and maintaining its position
towards the optical axis. Supporting fibres have different shapes depending where
IOLs are attached.
Lenses attached to the iris have their baltic part in the shape of small pincers,
lenses attached in the filtration angle have haptics in the shape of an open loop
ball. Posterior-chamber implants may have different shapes.
8.2 Optic part of an IOL
The optic part substitutes the function of the original optical medium. However,
its big disadvantage is its restricted size. Haptics had different sizes according to
the patient’s eye parameters. The smallest diameter of the optic part can be 4.5
mm, which is primarily given by the risk of dysphotopsia occurrence.
At present, an important aspect of the optic part is its ability to curl and then
uncurl, which is made possible by its plastic memory (only in the case of lenses
made of soft material).
The RLE method uses two types of edges of the optic part. Lenses with sharp
edges demonstrate fewer cases of the posterior capsule cataract and restrict the
migration of epithelial cells into the space between the posterior capsule and the
implant. However, this type of edge also has its disadvantage, which is the
occurrence of light phenomena that do not occur in the case of rounded edges. A
certain compromise may be to create so-called optiEdge, which is an edge
composed of three parts. A rounded frontal edge reduces glare, its sloping side
edge minimizes the light reflection inside the lens and the sharp posterior edge
decreases the risk of grey cataract occurrence.
394
The optic part, as well as haptics, can be manufactured of one type of material,
which means the lens can be made in one piece. When more materials are used,
we speak of more-piece lenses. However, combining different plastic materials
may cause problems in real life, primarily due to their different properties.
8.3 Material
The material for intraocular implants can be assessed from many different
perspectives. Generally speaking, there are two types of material: acrylate and
silicone. Both polymers are very durable, biocompatible and non-cancerous.
8.3.1 Acrylate polymers
They have been used in intraocular lens production for the longest time. We
distinguish between soft and hard polymers, according to their glass transition
temperature (Tg). Glass transition temperature is the point at which the material
changes from hard to soft.
Historically, the most favourite hard polymer was polymethylmethacrylate
(PMMA) and it has been used in medicine for over 70 years, in 1997 still being
the most favourite material for IOL manufacture. At present it is used in 10-20%
of total production.
PMMA has perfect tolerance, it is light and durable, but not completely inert. This
problem is solved by modifying the lens surface with heparin that causes lower
adhesion of cellular particles.
Due to the trend of reducing the size of initial incisions (lenses are implanted by
incisions not smaller than 5 mm), this material is used less frequently these days.
Hard IOL implantation is preceded by extending the initial incision from 3-4 mm
to 6-7 mm depending on the diameter of the lens being inserted. The surgery is
followed by insertion of stitches to the surgical wound, which may often provoke
post-operative inflammatory responses. Nevertheless, haptic parts are even today
widely used as they are highly functional and reliable.
Soft acrylate polymeres are easily foldable at normal temperature and due to their
plastic memory they decompose in the eye in 3-5 seconds; the slower the better as
it facilitates the supervision checking the correct placement of the implant. These
foldable lenses are inserted in the eye using an injector. The incision does not
395
have to be extended, thanks to which the wound only needs to be hydrated and
there is no need to insert stitches at the end of the surgery. Otto Wichterle was one
of the inventors of this type of material, but this material started to be widely used
as late as in 1970s when phaco-emulsification became more widespread. Soft
IOLs are highly praised for their biocompatibility, biostability and the fact they
are not harmful to corneal endothelium and iris.
Seen from the perspective how soft lenses relate to water they can be divided into
hydrophobic and hydrophilic.
Hydrophobic acrylate lenses contain less than 1% of water, which allows they can
be kept in a dry, but at the same time this is the reason why they are
extraordinarily fragile. Since 1998, hydrophobic acrylate has been the most
favourite material used in implants, which is mainly due to its biocompatibility
and reduction of choroidal cataract occurrence. Besides being fragile,
manipulation with this material is further complicated by its stickiness. Patients
complain after the surgery particularly of so-called glare caused by the creation of
micro-vacuoles in the lens stored in aqueous medium.
Hydrophilic material has to be stored in a solution as it contains up to 38% water.
In the past so-called Memory lens, made of this material, was very popular. It was
kept in containers at 8°C and after being implanted at ambient temperature they
unfolded: slowly, smoothly and causing no harm. The position of a new lens
could be checked very easily and precisely. The production of these lenses
stopped in 2000 due to the fact increased amounts of sediments accumulated on
their optic parts thus impairing the transparency of the material.
The most modern material currently used is collamer, a mixture of silicone and
collagen. The name connects two words: co-polymer and collagen. Thanks to
collagen, protein molecules are repelled off the lens, because there is a bond
between the lens surface and fibronectin (adhesive glycoprotein). That is the
reason why this type of lens has zero occurrence of deposits and fibrosis.
According to a study, when this material is used, lenses demonstrate better
sensitivity (no micro-vacuoles are created) and low frequency of secondary
396
cataract occurrence. The initial incision is only about 3 mm long as the lens
profile is extraordinarily thin.
A special type of acrylate polymer lenses are so-called expandable intraocular
lenses called Acqua. They are implanted by incision of 3.2 mm. 2 minutes after
the implantation the surgery can be terminated, the patient may stand up and go
home. After 8-12 hours, the optic part of the lens inside the capsule is hydrated,
the lens increases in size and the final diameter of its optic part is 5.2 mm.
Expandable materials responding only to a certain wavelength are currently in the
phase of testing. They would allow for post-operative correction (use of UV light
is required).
8.3.2 Silicone
Silicone elastomers were developed in 1978. This material was used for
implantation of the first soft intraocular lens in 1984 by Dr. Mazzocco. Unlike
PMMA, this material does not have any adhesion to its surroundings; quite on the
contrary: it is characterized by its perfect biostability, flexibility and resistance to
mechanical damage.
There are two generations of silicone lenses. The optic part of the first generation
lens was rather large and an excessive incision was required for implantation.
Today, second generation silicone implants are used, their advantage being
particularly their thinned profile, increased refractive index and requirement for
initial incision only 3.2 mm.
IOL implants made of this material are not recommended after vitrectomy with
subsequent filling of the vitreous space with silicone oil as there is a risk of oil
condensing on the lens surface. Another disadvantage is more complicated
manipulation during the surgery as the surface of the material is slippery.
At the end of this chapter we shall add that materials used for IOL manufacture, as
the case is with refractive surgery as such, are going through a phase of great
progress. Almost every year brings new discoveries. Laboratory tests are currently
being carried out e.g. on lenses made of polymer gels that are very probably the
future of implantology. This gel automatically hardens or is polymerized after
being implanted.
397
2. Modern trends
As we have mentioned above, refractive surgery comes with new innovations day
after day. With regard to the fact that many techniques and materials are only in
their initial phase, their use is rather complicated in terms of finance and only the
future will show what investments into which technologies will be efficient for
patients. (The accommodative lens Tetraflex costs CZK 12,000 per eye, the price
of WIOL is around CZK 15,000 and for one multi-focal toric lens, including
initial examination, patients will pay as much as CZK 29,500).
9.1 Surgical correction of presbyopia
Treating presbyopia using a new lens implant is a very tempting option for
patients, as many of them have issues with too narrow optic tunnel of spectacle
lenses and complain of complicated manipulation with contact lenses.
Methods such as monovision (having one eye focused at distance and the other
eye at near) or PRELEX (inserting a special multi-focal IOL using the RLE
method) are nothing new to customers, although multi-focal lenses have recently
experienced a period of progress.
Multi-focal intraocular lenses (MIOLs) offering so-called pseudoaccommodation
(static condition imitating natural accommodation) are a frequently discussed term
in ophtalmology, although the principle of their functioning has been well-known
for many years.
When incident rays impinge on a multi-focal lens, they refract, diffract or
combine. A part of rays impinges on the retina and creates a sharp image for a
given distance. Other rays have focal point beyond the retina and as a result of the
necessary neuroadaptation the brain learns to ignore these blurred images. [1]
If rays refract on the lens, according to the Snell’s law, the implant is refractive
and multi-focal. The optic part has several concentric areas each with its own
dioptric value that enables to see at a certain distance. The conception of a
refractive lens is typically based on 2-5 optical zones. Transitions between them
are made of spheric surfaces enabling the patient to see at middle distance.
398
Diffractive lenses work on the principle of bending of light. Light is diffused from
its source in forms of wave surfaces. The surface of the anterior part of the lens is
shaped into “steps” placed in concentric rings and light diffracts on top of them.
New wave surfaces are formed and as they accumulate on the retina they create
one sharp image of objects at distance and one image of objects at near.
Contraindication for these types of IOLs is the astigmatism over 2D and quiescent
pupil narrower than 3 mm. Each patient should thus expect certain discomfort
caused by optical phenomena in mesopic conditions.
The latest alternative to multi-focal lenses is accommodative lenses that try to
compensate for a drop or deficiency in accommodation with so-called
pseudophakic accommodation. During this dynamic action occurs interaction
between the ciliary body, lens capsule, vitreous humour and implanted lens
resulting in a change in the refractive state of the pseudophakic eye due to the
ventrodorsal movement of the lens. It is stated that moving the lens by 1 mm
forward gives to the optical system 1.6-1.9D. Cumming et al. were those who
contributed most to the development of these IOLs. They recorded an
unexpectedly good visus in patients with implanted plate haptic IOLs for looking
at near, which was, however, conditioned by maintaining the functionality of the
eye structures used for accommodation.
At present there are several types of accommodative lenses that use different
principles resulting in a change in the vergence of the system when contracting
the suspensory apparatus. These implants can be divided into the following
categories: single-optic lenses, dual optic lenses and lenses with ability to change
their curvature.
The basic concept of single-optic lenses (SIOLs) is the shift and secondarily also
the deformation of the optic part, which is made possible by great flexibility of the
connection between the strut and optics. Haptics attached to the corners of the
capsule are responsible for the change in action of force exerted by the ciliary
muscle. The prinicple of the accommodative lens can be seen in the figure below
where we can compare the lens in a relaxed state when it is only supported by the
veitreous humour from behind and in the state of pseudophakic accommodation
when the lens is deformed by the action of the ciliary body causing a change in
the curvature of both surfaces of the lens.
399
Fig. Comparing the state of the pseudophakic lens in a relaxed state and in
accommodation
One of the most often used implants of this type is the Tetraflex lens that was first
implanted in the Czech Republic in 2011. Its shape and flexibility allow it can be
implanted by incision of mere 1.8 mm. The accommodative range of this
biconvex acrylate lens is 2.4D. The optic part is one of the most stable ones and it
is least responsive to post-operative changes.
Dual-optic lenses (DIOLs) were first tested on rabbit eyes. This discovery dating
back to 1990 consists of two optic parts connected by haptics; these parts always
have a certain space between each other. When the eye is relaxed they get very
close (0.5 mm), during accommodation the anterior part moves ventrally by 1
mm. When the ciliary muscle loosens, the front part returns back to its original
position. The anterior optics has a biconvex shape with + 32D vergence, the
posterior negative has around -12D. Until recently, there were worries about the
risk of the interlenticular space opacity, but they proved unfounded. A significant
example of dual IOLs is the Safrazi lens with accommodative range up to 4D (in
laboratory trials with monkeys up to 8D was achieved).
400
The most promising future awaits accommodative lenses with deformable optics
(CIOLs). Changing the number of dioptres in the optical system by curving the
surface is the most efficient technology. At present there are 4 designs, but many
are still in the phase of laboratory testing.
The Fluid Vision lens (Power Vision) is in its early phase of development. This
lens is completely filled with polymer, including its haptics. When zonular fibres
are relaxed, pressure is exerted on the strut from which fluid moves to the optics,
which causes its deformation. The accommodative power of these lenses is around
5.5D.
www.ophthalmologymanagement.com
Design of the NuLens is based on the accommodative mechanism of cormorants
that need extreme accommodative range when diving. In the middle of the
anterior surface of the implant is a hole, from which silicone polymer gel is
expulsed when the vitreous humour exerts pressure thus causing deformation of
the IOL and a change in the number of dioptres of the optical system. An
advantage is its great accommodative range 6-10D that can be also used when the
suspensory apparatus is damaged. Unlike other accommodative lenses, a part of
this implant is placed in sulcus ciliaris and a part in the capsule. Ironically,
pseudophakic accommodation occurs when the ciliary muscle relaxes, which is
the other way round than in
401
the case of physiological accommodation.
http://www.ophthalmologyweb.com http://www.about-eyes.com
The thermodynamic lens SmartIOL is made of hydrophobic wax-like material. It
is kept at decreased temperature in the form of a 30mm long stick with diameter
of 2 mm. At 37°C (body temperature) it unfolds in c. 30 seconds and changes into
soft gel with 9.5mm diameter. The capsule is filled, whereas its important optical
properties are not lost, which is made possible thanks to its great plastic memory.
Fourth type of deformable implants is Liquilens, which is suitable particularly for
patients with retinopathy or VPDM. It is indispensably dependent on gravitation.
It contains two fluids with different refractive index. This technology is based on
different position of the head when looking at distance and at near. When working
at near, the head is bowed down and the fluid with higher refractive index gets
into the optical axis of the eye: the implant then works like a magnifying lens.
An undeniable advantage of accommodative IOLs is no occurrence of
dysphotopsy and zero influence on contrast sensitivity. These two factors are the
reason why many patients after implantation of multi-focal intraocular lenses are
not satisfied. The only risk the candidates for this surgery have to consider is still
rather poor experience with this technology and more complicated surgery.
In first three months after the surgery the patient has to cooperate by doing
rehabilitation exercises focusing on the accommodative apparatus.
9.2 Bioptics
402
Bioptics was introduced in 1996. It combines implantation of a phakic intraocular
lens with subsequent correction using excimer laser (the Lasik surgery procedure).
It is used in patients with extreme ametropia. In the case of high errors it is
difficult to predict if the correction will be completely successful, so postoperative
correction is applied, usually 1 month after the surgery, as it may take
rather long time before the lens settles and vision stabilizes.
Intraocular surgery must be preceded by the first surgery phase of the Lasik
procedure: creating a lamella. During the surgery great pressure is exerted on the
cornea and if a lens were inserted, it might result in damaging the corneal
endothelium. This procedure is sometimes combined with astigmatic keratotomy.
9.3 LAL ( Light adjusted lens)
Photosensitive lenses (LALs) are a great recent discovery. Their shape is very
similar to that of traditional posterior-chamber mono-focal lenses. It is their
chemical composition what makes them different and very innovative. The optic
part is made of photosensitive silicone and contains special molecules, so-called
macromers that are very sensitive to radiation with wavelength of 365 nm. When
this UV light impinges on the lens, macromers are photopolymerized. The
subsequent reaction to the creation of chemical gradient at the place of
illumination is the diffusion of molecules from the part unexposed to light that
occurs in order to re-establish chemical equilibrium. Movement of molecules
causes local hypertrophy and changes the optical vergence of the implant. The
whole procedure is schematically visualised in the figure below showing UV light
impinging on the lens periphery decreasing the vergence of the implant.
Macromers not exposed to light are blue, molecules exposed to light are green.
Scheme of implant photopolymerization
403
After 2-3 weeks, the eye is checked for residual refractive error. If the finding is
positive, a special device is used for local photopolymerization that corrects the
residual error. It is a non-invasive surgery, well tolerated by the eye tissue. The
most modern device used for illumination is DLDD (new digital light delivery
device) and enables correction of myopia, hypermetropia and astigmatism. Its
latest feature enables to create a multi-focal lens or spheric surface for aberration
adjustment.
After laboratory tests on animals at University of Utah, clinical trials with people
were carried out. The resulting values were close to emmetropia.
This technology is not widely known yet, but it is being intensely developed and
is being continually improved. The latest improvement features a UV filter
implanted in the posterior lens capsule. Experts’ reaction is more than positive
and many ophthalmologists believe the LAL lens is the material of the future.
References:
KUCHYNKA, P. a kol. Oční lékařství. Praha: Grada Publishing, 2007. ISBN 978-
80-247-1163-8.
NOVÁK, Jan. Nitrooční čočka- cizí těleso v oku. Praha: Galén 1999. ISBN
8085824973.
ROZSÍVAL, Pavel, pořadatel. Trendy soudobé oftalmologie 1.Praha: Galén 2000,
ISBN 80-7262-043-6.
ROZSÍVAL, Pavel, pořadatel. Trendy soudobé oftalmologie 2. Praha: Galén 2005,
ISBN 80-7262-018-5.
O´HEINEACHAIN, Roibeard. Thermoplastic IOL fills capsule like natural lens.
Eurotimes. Prosinec 2004.
MAMALIS, Nick. A look at the Light Adjustable Lens (LAL). Eyeworld. Říjen
2005.
ROZSÍVAL, Pavel, pořadatel. Trendy soudobé oftalmologie 7. Praha: Galén 2011.
ISBN 978-80-7262-691-5.
404
24. SUBJEKTIVNÍ METODA MĚŘENÍ ZRAKOVÉ
OSTROSTI A OBJEKTIVNÍ METODA SWEEP VEP
– JE MOŽNÉ JEJICH SROVNÁNÍ?
Bc. Lucie Buriánková
Vedoucí práce: Mgr. Petr Veselý, DiS., Ph.D.
Masarykova univerzita, Lékařská fakulta, katedra optometrie a ortoptiky
SUBJEKTIVNÍ METODA MĚŘENÍ ZRAKOVÉ OSTROSTI A OBJEKTIVNÍ
METODA SWEEP VEP – JE MOŽNÉ JEJICH SROVNÁNÍ?
Měření zrakové ostrosti patří k jednomu ze základních vyšetření
v oftalmologických ambulancích či optometristických pracovištích.
Zraková ostrost
Pojem zraková ostrost byl definován v roce 1861 holandským vědcem Francisem
Dondersem. Vysvětlil jej jako schopnost zrakového systému rozeznávat drobné
detaily předmětů a číst co nejdrobnější kontrastní písmena. [1, 6]
Existuje mnoho faktorů, které ovlivňují kvalitu zrakové ostrosti. Lze sem
zařadit průhlednost optických médií, hustotu světločivých buněk, stimulovanou
část sítnice, osvětlení sítnice, stav adaptace oka, kontrast, velikost a barvu
předmětu, refrakční vadu oka, velikost zornice, dobu expozice, pozorovací
vzdálenost, binokularitu, a také tvar a pohyb objektu. [1, 6]
Rozlišujeme zrakovou ostrost angulární (úhlovou) a zrakovou ostrost
koincidenční (Vernierovu).
Angulární zraková ostrost je založena na úhlu minimálního rozlišení, který
odpovídá hodnotě jedné úhlové minuty 1’. Dojde k tomu při podráždění dvou
sousedních čípků v centrální jamce žluté skvrny sítnice, mezi nimiž zůstane jeden
čípek nepodrážděn. Tato hodnota (1’) je odvozena ze skutečných zobrazovacích
405
poměrů v lidském oku. Průměr čípku je asi 0,005 mm. Při vzdálenosti sítnice od
obrazového uzlového bodu 17 mm je úhlová vzdálenost dvou právě ještě
rozlišitelných bodů 0,0003 rad, což odpovídá zornému úhlu 1’. Tento úhel je tedy
minimální rozlišovací mez oka (minimum separabile). Hodnota angulární
zrakové ostrosti není v průběhu života konstantní. Maximální stupeň angulární
zrakové ostrosti odpovídá nejproduktivnějšímu věku člověka. [1, 2, 6, 8]
U koincidenční zrakové ostrosti je hlavním kritériem koincidence nebo-li
kvalita stupně návaznosti (resp. pokračování) dvou či více geometrických přímek
při vyhodnocování okem v předmětovém prostoru. Na tomto druhu zrakové
ostrosti se podílí prakticky celé sloupce čípků. Koincidenční zraková ostrost je 6x
až 10x přesnější než zraková ostrost angulární. Oko je schopno zaznamenat
posunutí na úrovni 3 až 5 úhlových vteřin.
Zrakovou ostrost vyšetřujeme hlavně centrálně, tzn. v místě nejostřejšího
vidění. U každého subjektu zjišťujeme úhel minimálního rozlišení oka. [1, 2, 6, 8]
K určení zrakové ostrosti mohou být používány metody subjektivní i
objektivní.
Subjektivní určení zrakové ostrosti
Subjektivní určení zrakové ostrosti závisí na subjektivním vyhodnocení
vyšetřujícího a spolupráci vyšetřovaného. Provádí se pomocí optotypů. Optotypy
jsou soubory znaků seřazených do tabulek od největších po nejmenší tak, aby bylo
možno co nejobjektivněji posoudit zrakový výkon. Optotypy prodělaly v průběhu
historie svůj vývoj. V roce 1862 bylo mezinárodně přijato kritérium pro
rozlišovací schopnost oka jako jedna úhlová minuta. Ten samý rok publikoval
svůj optotyp i nizozemský oftalmolog Hermann Snellen. Tento optotyp patří i
dnes mezi nečastěji používané optotypy v praxi. I když je Snellenův optotyp stále
v oftalmologické a optometristické praxi oblíbený, má také své nevýhody. Jsou
používány znaky s nestejnou čitelností (patkové znaky), je nestejný počet znaků
na řádku a nekonstantní odstupňování mezi jednotlivými řádky. [4, 5, 6, 8]
406
Obr. 1: Snellenův optotyp [6]
Nedostatky Snellenova optotypu vedly k tomu, že v roce 1976 Ian Bailey a
Jan Lovie publikovali tzv. logMAR optotypovou tabuli. Ta může být sestavena
z Landoltových prstenců nebo z písmen se stejnou čitelností. Na každém řádku je
stejný počet znaků, jejichž vzdálenost je rovna velikosti znaku nebo písmene a
dva řádky mezi sebou se liší o 0,1 log jednotek. Pro klinické studie se nejčastěji
používají ETDRS optotypy, které mají 5 písmen v jednom řádku. Tento optotyp
byl prvně použit v roce 1982 dr. Rickem Ferrisem z National Eye Institute pro
klinickou studii, která hodnotila léčbu diabetické retinopatie laserovou
koagulační metodou (Early Treatment Diabetic Retinopathy Study). Všeobecnou
podmínkou pro vyšetřování zrakové ostrosti je kontrast tmavých znaků proti
světlému pozadí alespoň 0,85 a jas tabule kolem 85 cd/m2
. [4, 5, 6, 8]
407
Obr. 2: ETDSR optotyp (písmena) [11] Obr. 3: ETDRS optotyp
(Landolt)[12]
Objektivní metody
K objektivním metodám, pomocí nichž lze stanovit zrakovou ostrost
vyšetřovaného, patří metoda preferenčního vidění, vyvolání optokinetického
nystagmu a elektrofyziologická metoda zrakových evokovaných potenciálů. Nyní
se budeme více zabývat metodou VEP a její modifikací sweep VEP. [8]
Metoda zrakových evokovaných potenciálů (VEP, sVEP)
Evokovaný potenciál je bioelektrický projev zpracování a odpovědi mozku na
zevní podnět. Tento zevní podnět může být senzorický a tím vznikají
somatosenzorické evokované potenciály (SEP), motorický a tím vznikají
motorické evokované potenciály (MEP), zrakový (vizuální) podnět a tím vznikají
vizuální (zrakové) evokované potenciální (VEP) a sluchové podněty (kmenové) a
408
tím vznikají sluchové (kmenové) evokované potenciály (BAEP = brainstem
auditory evoked potentials). [3]
VEP jsou tvořeny nitrobuněčnými excitačními postsynaptickými
potenciály kortikálních neuronů a vznikají ve zrakových korových oblastech V1 V3
(area striata – area parastriata). Charakter podnětu má vliv na to, která část
zrakového kortexu bude podrážděna a jaká bude senzitivita použitého testu. [3, 5]
Ke stimulaci může docházet pomocí záblesků, tzv. flash VEP a nebo také
pomocí strukturovaných podnětů, tzv. pattern VEP.
Při vyšetření pomocí flash VEP je stimulujícím faktorem sítnice změna
jejího osvitu. Jsou zaznamenávány negativní a pozitivní vlny a vzniklé křivky tak
jsou velmi proměnné. Vyšetření pomocí flash VEP je určeno pro hrubou
diagnostiku. [5, 7]
Obr. 4: podnět: záblesk (flash) [7]
Při vyšetření pomocí pattern VEP jsou používány dva základní druhy
strukturovaných podnětů a to: pattern - reversal = komplementární kontrastní
obrazce (reverzní šachovnicové testy – kde byla bílá, objeví se černá) a patternonset
= stimulace se na šedé ploše objeví a zmizí. Křivka vzniklá při pattern VEP
vykazuje potenciálové minimum přibližně po 75 ms (N75), vrchol po 100 ms
(P100) a další minimum po 145 ms (N145). Měřenými parametry jsou latence
vlny P100 a její amplituda. Amplituda VEP slouží jako měřítko počtu funkčních
axonů, latence vlny P100 pak odráží rychlost vedení nervovými vlákny. [5, 7]
Obr. 5: podnět: pattern – reversal [7]
409
Obr. 6: podnět: pattern – onset [7]
K rychlému objektivnímu určení zrakové ostrosti je možno použít metodu
sweep VEP (sVEP). Zraková ostrost je určena pomocí strukturovaného podnětu u
pacienta s očním onemocněním i bez něj. [8, 9]
Odpověď zrakového systému je filtrována od chybového signálu elektrod,
které jsou připevněny na hlavu. Umístění elektrod u metody sVEP nebylo
standardizováno institucí ISCEV (= International Society for Clinical
Electrophysiology of Vision), ale používá se umístění stejné jako u metody VEP
(je standardizováno ISCEV = International Society for Clinical Electrophysiology
of Vision). Používají se tři elektrody, z nichž jedna referenční elektroda je
umístěna na čele, druhá na temeni hlavy a třetí elektroda – aktivní, je umístěna ve
střední čáře týlního laloku (nad výstupkem týlní kosti). [8, 9, 10]
410
Obr. 7: umístění elektrod [10]
Jak již bylo zmíněno, stimulem může být záblesk nebo strukturovaný
podnět – šachovnice nebo pruhy. Sweep VEP zprostředkovává rychlejší záznam a
vyhodnocení měřeného signálu než metoda VEP. [8, 9, 10]
Tato objektivní metoda měření byla použita v roce 1973 Reganem
k měření refrakce. Až později, v roce 1979 Tylerem byla použita k měření
zrakové ostrosti. Tuto metodu lze také využít k měření kontrastní citlivosti.
V současnosti se dá sVEP použít k měření rozlišovací zrakové ostrosti (pruhy) a
také Vernierovy zrakové ostrosti. Měření probíhá z 1 metru.
Při měření zrakové rozlišovací schopnosti je využívána proměnlivá
hustota pruhů (mohou být pruhy vertikální nebo horizontální). Je testována
schopnost vyšetřovaného tyto pruhy od sebe odlišit. Prostorová frekvence
(tloušťka pruhů) je měněna asi po 10 sekundách a je určena největší prostorová
frekvence, na kterou je zrakový systém ještě schopný reagovat (odpovědět). Směr
změny prostorové frekvence ovlivňuje výsledek měření. Testování je možné od
nízkých prostorových frekvencí k vysokým nebo naopak. Jednotlivé frekvence je
možno předkládat kontinuálně nebo v krocích. Tato druhá možnost je
v současnosti používána častěji. Při objektivním měření zrakové ostrosti se
využívá lineární nebo logaritmické změny prostorové frekvence stimulů. Studie
411
dokazují, že logaritmická změna prostorové frekvence je pro vyšetřování
vhodnější. Tato změna je preferována v případě, kdy lineární změna překryje
prahovou hodnotu zrakové ostrosti. Její výhoda tkví také v tom, že zajišťuje
rovnoměrnou a konstantní změnu podnětu v rozsahu různých hodnot zrakové
ostrosti. [8, 9]
Při využívání metody sVEP je nutné kontrolovat několik dalších
parametrů, které by mohly měření ovlivnit. Jak už bylo zmíněno, jsou to druh
stimulu, změna a rozsah prostorové frekvence stimulů a světelný jas testovacího
displeje a také kontrast stimulů. Většinou je pro testování používán jas displeje od
40 do 220 cd/m2
. Hodnota kontrastu mezi pruhy je nastavena na 60 %. [9]
Prahová hodnota při měření pomocí sVEP je získána jako lineární
extrapolace k amplitudě 0 µV mezi hodnotou amplitudy VEP a prostorovou
frekvencí. Výhodou extrapolace je, že variabilita amplitud neovlivňuje výslednou
hodnotu prahu zrakové ostrosti. Pokud se v měření vyskytuje více vrcholů
amplitud, je do výpočtu zahrnována ta poslední s nejvyšším vrcholem. K výpočtu
je dále užito Fourierovy analýzy, kde se používají další pomocné parametry –
poměr signál a ruch (signal to noise ratio = SNR) a kritérium fázové konzistence.
To nám říká, že při měření zrakové ostrosti by měla hodnota fázového posunu
zůstat konstantní nebo se jen mírně posouvat. Je doporučováno používat měření,
jehož poměr SNR je větší než 3:1. Znamená to, že amplituda VEP je třikrát větší
než hodnota ruchu. [9]
Je možno srovnávat subjektivní a objektivní metodu?
Studie Bacha a kol. z roku 2008 prokázala významnou korelaci mezi subjektivním
a objektivním měřením zrakové ostrosti u pacientů s normální, ale i uměle
redukovanou zrakovou ostrostí a u pacientů s redukovanou zrakovou ostrostí
zapříčiněnou očním onemocněním při použití šachovnicového pole a logaritmicky
proměnné prostorové frekvence stimulů.
Ve Fakultní nemocnici u sv. Anny na Klinice nemocí očních a optometrie
byla v roce 2013 provedena klinická studie, jejímž cílem bylo zhodnotit
spolehlivost (opakovatelnost) subjektivní metody zjišťování zrakové ostrosti
pomocí Snellenova optotypu a objektivní metody sVEP. Úkolem bylo také zjistit
statisticky významné rozdíly a korelace mezi metodou sVEP a Snellenovým
optotypem. Vyšetření se zúčastnilo celkem 32 subjektů bez oční patologie s
412
emetropií nebo pseudoemetropií (ametropové s potřebnou korekcí). Při
opakovaném měření zrakové ostrosti pomocí sVEP byla dokázána významná
pozitivní korelace mezi hodnotami zrakové ostrosti logMAR mezi prvním a
druhým měřením (p < 0,05). Ovšem nebyla prokázána korelace na statisticky
významné hladině mezi průměrnými měřeními pomocí metody sVEP a
Snellenovým optotypem vyjádřené v logMAR (p > 0,05). [9]
V optometristické a oftalmologické praxi je stále na prvním místě v měření
zrakové ostrosti subjektivní metoda pomocí optotypů před metodami
objektivními. Jedním z hlavních důvodů je také vlastní názor vyšetřovaného.
Samozřejmě nepodstatnou roli hraje i fakt, že ne každé pracoviště má dostupné
vybavení k tomu, aby mohlo být provedeno vyšetření pomocí sVEP.
Objektivní metody je vhodné používat v případech, kdy je znemožněno
užití optotypů, a to například u dětských pacientů, mentálně retardovaných,
simulujících nebo disimilujících pacientů.
413
Zdroje:
1. KŘÍŽ, Pavel. Zraková ostrost. Brno, 2007. Bakalářská práce. Masarykova
univerzita, Lékařská fakulta.
2. KUCHYNKA, Pavel. Oční lékařství. 1.vyd. Praha: Grada, 2007, 768 s.
ISBN 978-802-4711-638.
3. POKORNÝ, Jan. Evokované potenciály. Praha. Prezentace. ČVUT, FBMI.
4. RUTRLE, Miloš. Přístrojová optika: učební texty pro oční optiky a oční
techniky, optometristy a oftalmology. 1. vyd. Brno: Institut pro další
vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví, 2000, 189 s. ISBN 80-701-3301-
5.
5. VESELÝ, Petr. Anatomie a fyziologie oka II. Brno, 2011. Prezentace.
Masarykova univerzita, Lékařská fakulta.
6. VESELÝ, Petr. Optika – optometrie I. Brno, 2014. Prezentace.
Masarykova univerzita, Lékařská fakulta.
7. VESELÝ, Petr. Optika – optometrie II. Brno, 2014. Prezentace.
Masarykova univerzita, Lékařská fakulta.
8. VESELÝ, Petr. Porovnání a spolehlivost vyšetření zrakové ostrosti na
optotypu logMAR ETDRS a Snellen celořádkouvou a interpolační
metodou. Brno, 2012. Disertační práce. Masarykova univerzita, Lékařská
fakulta.
9. VESELÝ, Petr a kol. Využití elektrofyziologických metod pro hodnocení
zrakové ostrosti – Srovnání metody sVEP sen subjektivním měřením
zrakové ostrosti. Brno, 2013. Klinická studie. FN USA.
10. International Society for Clinical Electrophysiology of Vision [online].
2009 [cit. 2014-08-04]. Dostupné z:
http://link.springer.com/article/10.1007/s10633-009-9195-4/fulltext.html
11. ETDRS optotyp (písmena). In: Zdravotnictví a medicína [online]. 2014
[cit. 2014-07-09]. Dostupné z: http://zdravi.e15.cz/clanek/postgradualni-
medicina/vekem-podminena-makularni-degenerace-principy-a-lecba-
450134
414
12. ETDRS optotyp (Landolt). In: OASIS [online]. 2011 [cit. 2014-07-09].
Dostupné z:
http://www.abstractsonline.com/plan/ViewAbstract.aspx?mID=2684&sKe
y=4f67187a-1a63-4ba5-8ded-2bb8afddae3b&cKey=330f3b37-d87c-4a9f-
8475-3dff1d57ce1d&mKey=6f224a2d-af6a-4533-8bbb-6a8d7b26edb3
415
SUBJECTIVE METHOD OF MEASUREMENT OF
VISUAL ACUITY AND OBJECTIVE METHOD
SWEEP VEP – IS THEIR COMPARISON POSSIBLE?
Bc. Lucie Buriánková
Leader of the work: Mgr. Petr Veselý, DiS., Ph.D.
Masaryk university, Faculty of medicine, department of optometry an ortopthics
Measurement of visual acuity is one of the basic examinations in
ophthalmological or optometry ambulances.
The visual acuity
This term was introduced in 1861 by Dutch scientist Francis Donders. He
described the visual acuity as ability of the visual system to recognize small
details of objects and read the smallest letters contrasting. [1, 6]
There are many factors which affect the quality of visual acuity. For
example a transparency of the optical media, the density of light-sensitive cells,
stimulated part of the retina, retinal illumination, a state of adaptation of the eye,
contrast, size and color of the object, refractive defect of the eye and many others .
[1, 6]
We can differentiate two types of visual acuity – angular visual
acuity and coincidence visual acuity. The angular visual acuity means that eye
recognizes two small points at one arc minute (1´). It has to be irritated two cones
but one cone has not to be irritated between these two. The value 1' is derived
from actual imaging conditions in the human eye. Diametr of cone is 0,005 mm,
distance of retina from image nodal point is 17 mm. From these values we can
calculate the distance between two distinct points just yet. This distance is 0,0003
rad and it is the same like one arc minute (1´). The value of angular visual acuity
is not constant throughout life. [1, 2, 6, 8]
416
For the coincidence visual acuity is importat quality grades connection two
or more geometric lines in evaluating eye in object space. The coincidence visual
acuity is 6 times to 10 times more precise than angular visual anuity. The eye is
capable of recording the displacement of 3 to 5 arc seconds. The visual acuity is
determined mainly centrally at the point of sharpest vision. [1, 2, 6, 8]
For determination of visual acuity we can use subjective or objective
methods.
The subjective methods
The subjective determination of visual acuity depends on the subjective evaluation
of examining and cooperation examined. This is done using optotype charts.
Optotypes are sets of characters and they are arranged in tables from largest to
smallest, so as to be as objective to assess visual performance. Optotypes have
their own history. In 1862, Dutch ophthalmologist Hermann Snellen published his
optotype. This test type includes today the most frequently used optotypes in
practice popular but it also has its disadvantages. They are used characters with
unequal legibility (foot characters), it is an unequal number of characters per line
and a non-constant spacing between the rows. [4, 5, 6, 8]
417
Picture 16: Snellen optotype [6]
In 1976 Ian Bailey and Jan Lovie published their logMAR optotype. It can
be made up from Landolt rings or letters from the same readability. Each line
contains the same number of characters, whose distance is equal to the size of a
character or two lines between them differ by 0,1 log units. For clinical studies,
the most commonly used ETDRS eye chart, having 5 letters in one line. This test
type was first used for clinical study in 1982 by dr. Rick Ferris of the National
Eye Institute. It was Early Treatment Diabetic Retinopathy Study. A general
condition for determination of visual anuity is contrast of dark characters against a
light background at least 0,85 and brightness of board around 85 cd/m2
. [4, 5, 6, 8]
Picture 17: ETDRS optotype (letters) [11] (Landolt)
418
Picture 18: ETDRS optotype [12]
The objective methods
The objective methods for determination of visual acuity are preferential method
of vision, using optokinetic nystagmus and electrophysiological method of visual
evoked potentials. Now we have more deal VEP method and its modifications
sweep VEP. [8]
The method of visual evoked potentials (VEP, sweep VEP)
Evoked potential is a biological electric response in brain to external stimulus.
There are several types of evoked potentials. It can be somatosensory evoked
potentials (SEP), motoric evoked potentials (MEP), visual evoked potentials
(VEP) and brainstem auditory evoked potentials (BAEP). [3]
VEP are formed by intracellular excitatory postsynaptic potentials of
cortical neurons arise in visual cortical areas V1 - V3 (area striata - area
parastriata). The stimulation may occur via flash (flash VEP) or structurated
stimuli (pattern VEP). [3, 5]
During the examination of flash VEP is a stimulating factor for retinal
change its exposure. There are recorded negative and positive waves and curves
are highly variable. The flash VEP is intended for rough diagnosis . [5, 7]
419
Picture 19: stimulus: flash [7]
For the examination via the pattern VEP are two types of structurated
stimuli – pattern-reversal and pattern-oneset stimuli. The curve has its minimum
after 75 ms (N75), maximum after 100 ms (P100) and other minimum after 145
ms (N145). Measured parameters are wave P100 latency and its amplitude. VEP
amplitude is a measure of the number of functional axons, the latency of P100
wave then reflects the conduction velocity of nerve fibers. [5, 7]
Picture 20: stimulus: pattern – reversal [7]
Picture 21: stimulus: pattern – onset [7]
The rapid determination of objective visual acuity method can be applied
sweep VEP (sVEP). Visual acuity is determined using a structured complaint in
patients with ocular disease or without it. [8, 9]
The response of visual system is filtered by the error signal electrodes
which are attached to the head. Electrode placement for sVEP methods were not
standardized by institution ISCEV (= International Society for Clinical
Electrophysiology of Vision), but it uses the same location as the VEP method
(the standardized by ISCEV). There are three electrodes. One of them is the
reference electrode and is placed on the forehead, second electrode is placed on
top of the head, and a third electrode - active, is located in the midline of the
occipital lobe. [8, 9, 10]
420
Picture 22: electrode placement [10]
This objective method was used to measure of refraction in 1973 by
Regan. In 1979, it was used to measure of visual acuity by Tyler. This method can
also be used to measure contrast sensitivity. Currently sVEP can be used to
measure a distinctive visual acuity (stripes), and Vernier visual acuity. The
measurement distance is 1 meter.
During the measurement of visual acuity are used variable density stripes
(can be vertical or horizontal stripes). The ability of distinguishing of the each
stripes is examined. Spatial frequency (thick stripes) is changed after about 10
seconds and is determined by the largest spatial frequencies to which the visual
system is still able to respond. Testing can be from low to high spatial
frequencies, or vice versa. Each frequency can be presented continuously or in
steps. The second option is currently used frequently. The objective measurement
of visual acuity is using a linear or logarithmic changes in spatial frequency
stimuli. Studies show that the logarithmic change in the spatial frequency is more
421
appropriate. The logarithmic change ensures uniform and constant change
complaint in a range of different values of the visual acuity. [8, 9]
During the using of sVEP method is necessary to check several other
parameters which could affect the measurement. As already mentioned, it's kind
of stimulus change and the extent of the spatial frequency stimuli and test light
brightness of the display and also contrast stimuli. It is usually used for testing the
display brightness from 40 to 220 cd/m2
. The contrast between the stripes is set to
60%. [9]
The threshold value as measured by sVEP is obtained as a linear
extrapolation to 0 µV amplitude value between VEP amplitude and spatial
frequency. If the measurement occurs more amplitude peaks, the highest peak is
included in the calculation. The calculation is further used Fourier analysis, where
the other auxillary parameters as signal to noise ration (SNR) and phase
consistency criterion are needed. This tells us that during the measurement of
visual acuity, phase shift value should remain constant or moves only slightly. [9]
Can the objective and subjective methods of measurement of visual acuity be
compared?
Study Bacha et al. 2008 describes a significant correlation between subjective and
objective measurements of visual acuity in patients with normal visual acuity and
patiens with artificially reduced visual acuity caused by eye disease. There was
used a checkerboard field and variable logarithmic spatial frequency stimuli.
In 2013, in the University Hospital of St. Anna, Clinic for Ophthalmology
and Optometry, there was aimed a clinical study to evaluate the reliability of
subjective methods for the detection of visual acuity using the Snellen optotype
and objective method sVEP. The task was to find statistically significant
differences and correlations between the method sVEP and Snellen optotype. The
examination was attended by 32 subjects with no ocular pathology with
emmetropia or pseudoemmetropia. With repeated measurements of visual acuity
using the sVEP was proved significant positive correlation between logMAR
visual acuity between the first and second measurements (p < 0,05). However, the
correlation was not demonstrated at statistically significant level between the
average measurements using the sVEP and Snellen optotype expressed in
logMAR (p > 0,05). [9]
422
In ophthalmological or optometry ambulances, the subjective methods of
measurement of visual acuity (optotypes) are still in first place before objective
methods . One of the main reasons is own opinion of examined. Of course a minor
role has the fact that not every workplace has equipment available to make sVEP
measurement.
Objective methods should be used in cases where it is impossible to use the
optotypes, for example in pediatric patients, mentally retarded or simulating
patients.
Resources:
1. KŘÍŽ, Pavel. Zraková ostrost. Brno, 2007. Bakalářská práce. Masarykova
univerzita, Lékařská fakulta.
2. KUCHYNKA, Pavel. Oční lékařství. 1.vyd. Praha: Grada, 2007, 768 s.
ISBN 978-802-4711-638.
3. POKORNÝ, Jan. Evokované potenciály. Praha. Prezentace. ČVUT, FBMI.
4. RUTRLE, Miloš. Přístrojová optika: učební texty pro oční optiky a oční
techniky, optometristy a oftalmology. 1. vyd. Brno: Institut pro další
vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví, 2000, 189 s. ISBN 80-701-3301-
5.
5. VESELÝ, Petr. Anatomie a fyziologie oka II. Brno, 2011. Prezentace.
Masarykova univerzita, Lékařská fakulta.
6. VESELÝ, Petr. Optika – optometrie I. Brno, 2014. Prezentace.
Masarykova univerzita, Lékařská fakulta.
7. VESELÝ, Petr. Optika – optometrie II. Brno, 2014. Prezentace.
Masarykova univerzita, Lékařská fakulta.
8. VESELÝ, Petr. Porovnání a spolehlivost vyšetření zrakové ostrosti na
optotypu logMAR ETDRS a Snellen celořádkouvou a interpolační
metodou. Brno, 2012. Disertační práce. Masarykova univerzita, Lékařská
fakulta.
9. VESELÝ, Petr a kol. Využití elektrofyziologických metod pro hodnocení
zrakové ostrosti – Srovnání metody sVEP sen subjektivním měřením
zrakové ostrosti. Brno, 2013. Klinická studie. FN USA.
423
10. International Society for Clinical Electrophysiology of Vision [online].
2009 [cit. 2014-08-04]. Dostupné z:
http://link.springer.com/article/10.1007/s10633-009-9195-4/fulltext.html
11. ETDRS optotyp (písmena). In: Zdravotnictví a medicína [online]. 2014
[cit. 2014-07-09]. Dostupné z: http://zdravi.e15.cz/clanek/postgradualni-
medicina/vekem-podminena-makularni-degenerace-principy-a-lecba-
450134
12. ETDRS optotyp (Landolt). In: OASIS [online]. 2011 [cit. 2014-07-09].
Dostupné z:
http://www.abstractsonline.com/plan/ViewAbstract.aspx?mID=2684&sKe
y=4f67187a-1a63-4ba5-8ded-2bb8afddae3b&cKey=330f3b37-d87c-4a9f-
8475-3dff1d57ce1d&mKey=6f224a2d-af6a-4533-8bbb-6a8d7b26edb3
424
25. OVĚŘENÍ AKTUÁLNÍCH HODNOT DUANOVY
KŘIVKY AKOMODAČNÍ ŠÍŘE
Bc. Gabriela Spurná
Vedoucí práce: Mgr. Petr Veselý, DiS., Ph.D.
Katedra optometrie a ortoptiky Lékařské fakulty Masarykovy univerzity v Brně
Je všeobecně známo, že velké procento informací je nám zprostředkováno právě
prostřednictvím zraku. Refrakční stav je ovlivňován nejen vývojem oka, ale i
mnoha dalšími aspekty, jako jsou například systémová onemocnění organismu
nebo i genetické a environmentální vlivy. Výsledná refrakce může být však do
jisté míry ovlivněna i vlastním akomodačním úsilím. Neboť právě díky schopnosti
akomodovat jsme schopni vidět ostře jak vzdálené, tak i blízké předměty.
Akomodace je tedy schopnost očního aparátu měnit svou optickou
mohutnost, což nám umožňuje vidět ostře předměty v různých vzdálenostech před
okem. Tento dynamický proces není vrozený, ale vyvíjí se během prvních měsíců
života. Podílí se na něm některé anatomické struktury oka a to: corpus ciliare,
lens cristallina a fibrae zonulares. Akomodace je řízena parasympatickou inervací
ciliárního svalu, resp. Müllerova svalu, z Edinger-Westphalova jádra.
Samotný mechanismus celého procesu však dodnes nebyl tak úplně
objasněn. Existuje několik teorií, které jej popisují, avšak žádná z nich
nevysvětluje celou jeho podstatu. Nejznámější z teorií akomodace je
Helmholtzova teorie, která popisuje tzv. vnější akomodační mechanismus. Podle
této teorie dochází ke stahu cirkulárních vláken Müllerova svalu a v důsledku toho
pak dochází k uvolnění závěsného aparátu oční čočky. Na tuto „aktivní“
akomodaci pak navazuje proces akomodace „pasivní“, tedy změna zakřivení
přední plochy čočky. Helmholtzova teorie byla časem doplněna ještě o teorii
Gullstrandovu, podle níž dochází během akomodačního procesu k přeskupení
čočkových hmot o vyšším indexu lomu do oblasti optické osy, což vysvětluje
425
redukci sférické aberace, ke které během akomodace dochází. O něco mladší
teorií je teorie podle Schachara a Tscherninga, která však vychází z jiného upnutí
zonulárních vláken na oční čočku. V důsledku toho dochází během procesu
akomodace k tzv. elongaci, kdy se zvětší ekvatoriální průměr oční čočky a mění
se i její poloměr zakřivení, čímž se změní její optická mohutnost. Existuje ještě
například teorie podle Colemana, jež je založena na tlakovém gradientu mezi
přední komorou a přední částí sklivce. [5] [8] [9]
Co ale víme je fakt, že schopnost člověka vidět ostře blízké předměty není
pouze „zásluhou“ akomodace, ale podílí se na ní celá tzv. akomodační triáda.
Takto označujeme spolupráci akomodace obou očí, kontrakce pupil a konvergenci
obou očí. V případě, že je tato triáda nějakým způsobem narušena, může dojít až
k porušení jednoduchého binokulárního vidění.
Abychom byli schopni kvantitativně hodnotit a porovnávat schopnost
akomodace, je nutné znát, mimo jiné, akomodační šíři. Akomodační šíře neboli
amplituda v průběhu života klesá. Tento fyziologický pokles je graficky
znázorněn právě Duanovou křivkou akomodační šíře (obrázek 1), která vznikla
na základě Duanovy studie v roce 1912.
426
Z Duanovy křivky je patrné, že akomodační šíře klesá s věkem, avšak nikdy
nedosáhne nulových hodnot. Kolem 45. roku věku klesá akomodační šíře pod 5
D, což s sebou přináší zvětšování pracovní vzdálenosti na blízko a případné
astenopické potíže. Tato progresivní ztráta akomodační amplitudy je označovaná
jako presbyopie, neboli stařecká vetchozrakost. Mezi typické příznaky presbyopie
patří rozostřené vidění do blízka, zejména při nízkém osvětlení, bolesti hlavy, očí
a únava. [2] K důležitým faktorům, jež přispívají k rychlejší manifestaci
presbyopie, patří refrakční vady. Presbyopie se projeví o něco dříve u
korigovaných hypermetropů, kteří mají relativně menší akomodační šíři
v porovnání s myopy či emetropy. [1] Navzdory tomu, že znalosti a informace o
akomodačním mechanismu se neustále zlepšují a rozšiřují, není příčina vzniku
Obrázek 2 - Duanova křivka akomodační šíře: A křivka představuje
minimální hodnoty, křivka C hodnoty maximální. B křivka udává střední
hodnoty
427
presbyopie stále zcela vysvětlena. Jisté však je, že na vzniku presbyopie se podílí
určité biochemické, biomechanické a fyziologické faktory. Velice často je za
příčinu vzniku presbyopie považována dysfunkce ciliárního svalu, která je
pravděpodobně způsobena ztrátou elasticity zadních svalových vláken, anebo
s věkem spjatými nervosvalovými či konfiguračními změnami. Za možnou
příčinu presbyopie lze považovat také změnu zavěšení oční čočky v důsledku
jejího růstu. Vzdálenost mezi ekvátorem čočky a předními zonulárními vlákny se
s věkem zvyšuje, avšak vzdálenost mezi předními zonulárními vlákny a řasnatým
tělískem zůstává přibližně stejná. S těmito změna pak pravděpodobně souvisí i
změna aktivity závěsného aparátu. Nicméně, prozatím neexistuje žádný důkaz,
který by tuto teorii potvrdil. [1] [5]
Presbyopii korigujeme pomocí tzv. přídavku do blízka. Tento přídavek,
často taky nazýván jako adice, je roven rozdílu korekce do dálky a do blízka. Aby
bylo možné sníženou akomodační schopnost dlouhodobě tolerovat, musí být
zachována minimálně 1/3 akomodační šíře, jakožto akomodační rezerva. Adici
stanovujeme vždy s ohledem na refrakční stav pacienta, požadovanou pracovní
vzdálenost, věk aj.
Nejsnadnějšími a nejčastějšími metodami měření akomodační šíře jsou
pravděpodobně metody subjektivní. Na začátku každého měření musí být pacient
v emetropické, případně pseudoemetropickém, refrakčním stavu. Jednou
z nejrozšířenější subjektivních metod měření akomodační amplitudy je metody
Push-up, která je velmi často doplněna i metodou Push-down. Podstatou těchto
metod je nalézt blízký bod vyšetřovaného [4], čemuž odpovídá vergence
naměřené vzdálenosti v metrech. A protože víme, že rozdíl mezi dalekým bodem,
který je u emetropických, resp. pseudoemetropických, pacientů v nekonečnu, a
blízkým bodem nám dá hodnotu akomodační šíře v dioptriích, je velmi snadné
pak právě tuto hodnotu dopočítat. Průběh Push-up testu je poměrně jednoduchý.
Vyšetřovaný je vyzván, aby si vyšetřovací test přibližoval k obličeji až do
momentu, kdy se mu testové značky nerozostří. Následně jej pak necháme ještě
zkusit zaostřit. Pokud jsou testové značky stále rozostřené, dosáhli jsme právě
hledaného blízkého bodu. Pokud je vyšetřovaný schopný ještě obraz doostřit, tedy
stále akomoduje, přibližuje test ještě blíže k obličeji, dokud nejsou testové značky
definitivně rozostřeny. Pro kontrolu navazujeme ještě Push-down testem, který
spočívá na podobném principu, avšak vyšetřovaný daný test oddaluje od obličeje,
428
přičemž výchozí vzdálenost je kratší než je vzdálenost blízkého bodu naměřená
předchozím Push-up testem. Vyšetřovanému by se měly testové značky zaostřit
přibližně ve vzdálenosti odpovídající blízkému bodu. Push-up test lze provádět
jako monokulárně tak i binokulárně a jako vyšetřovací testy můžeme použit
například Duanův test, ale pro vyšetřování astigmatických očí je však lepší použít
kruhový Glasserův test. (obrázek 2) Lze také použít akomodometry. Tato
speciální pravítka, na jejichž konci je posuvný jezdec s daným testem, mají již
cejchovanou stupnici v metrech nebo dioptriích, což nám poměrně usnadní a
zpřesní měření vzdálenosti blízkého bodu.
Obrázek 2 - Duanův a Glasserův test
Tato subjektivní metoda měření akomodační šíře byla použita právě
v Duanově studii, v niž byla měřena akomodace monokulární i binokulární a to u
4200 očí. Z výsledků této studie plyne, že binokulární akomodační šíře je
z pravidla větší než monokulární a to v průměru o 0,6 D. [6] Tento fakt
představuje výhodu hlavně pro presbyopické pacienty, protože binokulární
akomodace není jen silnější, ale i snazší. Na tomto rozdílu má bezpochyby svůj
podíl i aktuálně zvýšené ciliární úsilí v důsledku konvergenční aktivity.
Další subjektivní metodou měření akomodační amplitudy je tzv. metoda
Minus to blur. Na rozdíl od předchozí metody ji lze provádět pouze monokulárně.
Vyšetřovaný s optimální korekcí do dálky fixuje monokulárně vyšetřovací test ve
vzdálenosti 40 cm. Vyšetřující mu pak předkládá rozptylné čočky v krocích po
0,25 D až do momentu, kdy se vyšetřovanému test nerozostří. Součet
předložených rozptylných čoček v absolutní hodnotě spolu s vergencí vyšetřovací
vzdálenosti, která je v tomto případě 2,50 D, pak odpovídá akomodační šíří
vyšetřovaného. Je však důležité mít na paměti, že v důsledku předkládání
rozptylných čoček dochází ke zmenšování obrazu, což může ovlivnit rozhodnutí
vyšetřovaného, kdy je testová značka právě rozostřena. Na základě těchto
poznatků pak můžeme předpokládat, že takto získané hodnoty akomodační šíře
budou o něco menší než při měření metodou Push-up. [4]
429
Akomodační amplitudu lze měřit také objektivními metodami. Výsledné
hodnoty získané pomocí subjektivních vyšetřovacích metod vycházení právě ze
subjektivního kritéria „zamlžení“ každého pacienta, což je ovlivněno samozřejmě
aktuálními pocity vyšetřovaného a, mimo jiné, i hloubkou ostrosti. Na hloubce
ostrosti při pohledu do blízka má určitý vliv velikost zornice a aberace oka. A
právě z těchto důvodů se můžeme setkat s názorem, že správné jsou ty hodnoty
akomodační šíře, které byly naměřeny objektivními metodami. [3] Objektivně lze
tedy hodnotu akomodační amplitudy změřit například pomocí Hartingerova
koincidenčního refraktometru, autorefraktometru anebo pomocí ručního
fotorefraktoru. Ruční fotorefraktor využívá k měření infračerveného paprsku a
z vyšetřovací vzdálenosti 1 m jsme pak schopni získat informace nejen o velikosti
akomodační šíře, ale i velikost zornic či jejich rozestup [10]. Velice často se tento
ruční fotorefraktor využívá ke screeningu a vyšetření dětí. Objektivně lze
akomodační šíři změřit i pomocí zrakových evokovaných potenciálů (VEP). Právě
této metody bylo využito ve studii Millodota a Newtona [7], kde byly
porovnávány hodnoty akomodační šíře získané „klasickou“ subjektivní metodou,
tedy metodou Push-up, a objektivní metodou pattern VEP. Na základě této studie
se měření akomodační šíře pomocí zrakových evokovaných potenciálů prokázalo
jako validní, neboť výsledky korelovaly s hodnotami získanými subjektivním
měřením. Je však důležité poznamenat, že testovací šachovnice pattern VEPu byla
mnohem větší než testovací značka Push-up testu, tedy i hodnoty získané
objektivním měřením by měly být vyšší. Toto je však do jisté míry vyvažováno
faktem, že subjektivní Push-up metoda má tendence poskytovat o něco vyšší
hodnoty akomodační šíře v důsledku hloubky ostrosti, přibližující se testové
značce, což stimuluje proximální složku akomodace, a kratší doby pozorování
testu.
Akomodační šíře, ať už měřená jakýmkoliv způsobem, má svůj
nepostradatelný význam mimo jiné při předpisu korekce na blízkou vzdálenost u
presbyopických pacientů. Hodnota adice musí být vždy zvolena individuálně
s ohledem na akomodační rezervu a potřebnou pracovní vzdálenost
vyšetřovaného. Vezmeme-li v potaz zvýšené nároky na práci do blízka, které
s sebou přináší současné moderní technologie a životní styl populace, je stále
důležitější, aby právě tato část refrakčního vyšetření nebyla opomíjena a byla ji
přikládána patřičná váha. Neboť právě v důsledku kombinace takto zvýšené
430
námahy očí a nevhodné korekce na blízkou vzdálenost, může dojít k rozvoji
astenopických potíží, únavy nesoustředěnosti či poklesu pracovní výkonosti.
Zdroje
1. ANTON, Milan. Refrakční vady a jejich vyšetřovací metody. 3. přeprac. vyd.
Brno: Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů,
2004, 96 s. ISBN 80-701-3402-X.
2. AUTRATA, R. a J. VANČUROVÁ. Nauka o zraku. 1.vyd. Brno: Institut pro
další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví v Brně, 2002, 226 s. ISBN 80-7013-
362-7.
3. BESHARSE, J. C. et al. Encyclopedia of the eye. Amsterdam: Elsevier/Academic
Press, 2010, 2344 s. ISBN 978-012-3742-032
4. ROSENFIELD, M. a N. LOGAN. Optometry: Science, Techniques and Clinical
Management. 2. vyd. United Kingdom: Butterworth heinemann elsevier, 2009,
568 s. ISBN 978-0-7506-87782-2.
5. CROFT, M. A. A. GLASSER a P. L. KAUFMAN. Accommodation and
presbyopia. International ophtalmology clinics. 2001, č. Spring, s. 33 - 46. ISSN
0020-8167
6. DUANE, Alexander. Studies in monocular and binocular accommodation, with
their clinical application. Transactions of the American Ophthalmological
Society, 1922, 20: 132.
7. MILLODOT, MICHEL; NEWTON, I. VEP measurement of the amplitude of
accommodation. British Journal of Ophthalmology, 1981, 65.4: 294-298.
8. KUCHYŇKA, P. Oční lékařství. Praha: Grada Publishing, a.s. 2007, 812 s. ISBN
978-80-247-1163-8.
9. SCHACHAR, R. A. a A. J. BAX. Mechanism of accommodation. International
ophtalmology clinics. 2001, č. Spring, s. 17 – 32
10. JAINTA, S. W. JASCHINSKI a J. HOORMANN. Measurement of refractive
error and accommodation with the photorefractor PowerRef II. Ophtalmic and
Physiological Optics. 2004, č. November, s. 520 - 527. ISSN 0275-5408.
Zdroje obrázků
1. Duanova křivka akomodační šíře – zdroj: DUANE, Alexander. Studies in
monocular and binocular accommodation, with their clinical
application. Transactions of the American Ophthalmological Society, 1922, 20:
132.
2. Duanů a Glasserův test – zdroj: archiv autorky
431
VERIFICATION OF THE ACTUAL VALUES OF
DUAN´S CURVE OF THE AMPLITUDE OF
ACCOMMODATION
Bc. Gabriela Spurná
Leader of the work: Mgr. Petr Veselý, DiS., Ph.D.
Department of Optometry and Orthoptics, Faculty of Medicine, Masaryk
university
It is well known that a large part of the information is mediated precisely
through vision to us. Refractive status is influenced not only by the development
of the eye, but also by many other aspects, such as systemic disease organism or
genetic and environmental influences. However, the resulting refractive state of
the eye can be influenced by accommodating effort to a certain extent. Due to its
ability to accommodate, we are able to see sharply remote and the near objects.
Accommodation is the ability of the eye to change its optical power,
which allows us to see objects sharply at different distances in front of the eye.
This dynamic process is not innate, but it develops during the first months of life.
On the proces are involved some anatomical structures of the eye such as corpus
cillare, lens cristallina and fibrae zonulares. Accommodation is controlled by
parasympathetic innervation of the ciliary muscle, specially by innervation of the
Müller´s muscle from the Edinger-Westphal´s nucleus.
The actual mechanism of the process of accommodation is not still
entirely understood. However, there are several theories that descrie it but none of
them explain the essence of the process as a whole. The most famous theory is the
Helmholtz´s theory of accommodation that describes the external accommodative
mechanism. According to this theory occurs to release of fibrae zonulares due that
the circular muscle fibres of Müller´s muscle are contracted. After this „active“
accommodation remains warranted then followed the process of „pasive“
accommodation, ie change to the curvature of the front surface of the lens. Over
432
time the Helmholtz's theory was supplemented on the Gullstrand's theory yet.
According to which occurs to regrouping lens materials of higher refractive index
in to the area of optical axis, which explains the reduction of the spherical
aberration to which occurs during accommodation. The other theory is a
Schachar´s and Tscherning´s theory but it presumes a different attachment of
fibrae zonulares on the lens of the eye. As a result, during the process of
accommodation it occurs to the elongation in which the equatorial diameter of the
ophthalmic lens is increased and due this its radius of curvature is changed,
thereby altering its optical power. There is another theory, too. For example
Coleman´s theory which is based on the pressure gradient between the front
chamber and the front part of vitreous body. [5] [8] [9]
But we know that a person's ability to see nearby objects sharply isn´t
exists only due to ability of accommodation, but participates in it the whole socalled
accommodative triad. It is a cooperation of accommodation of both eyes,
pupil contraction and convergence of both eyes. In the event that this triad was
somehow impaired, it can lead to failure of a single binocular vision.
To be able to quantitatively evaluate and compare the ability of
accommodation, it is necessary to know an amplitude of accommodation.
Amplitude of accommodation decreases undertaken throughout life. This
physiological decrease is graphically illustrated by Duane´s curve of the
amplitude of accommodation.(Figure 1) formed on the basis a study of Duane in
1912.
433
1 - Duan´s curve of amplitude of accommodation
The Duane´s curve shows that the amplitude of accommodation decreases with
age, but never reaches zero values. Around 45 years of age the amplitude of
accommodation decreases below 5 D, which entails increasing the working
distance for reading and eventual asthenopic trouble. This progressive loss of
accommodative amplitude is known as presbyopia. Typical symptoms of
presbyopia include blurred near vision, especially in low light, headache,
eyestrain and fatigue. [2] Important factors that contribute to faster manifestation
of presbyopia include refractive error. Presbyopia will take effect a little earlier in
the corrected hyperopic patient who have relatively minor the amplitude of
accommodation in compared with myopic or emetropic patient. [1] Despite the
fact that knowledge and informations about mechanism of accommodation are
constantly improved and expanded, the cause of presbyopia is not still completely
explained. What is certain is that some biochemical, biomechanical and
physiological factors participate in the formation of presbyopia. Very often the
434
dysfunction of the cilliary muscle is considered as the cause of presbyopia, it is
probably caused by loss of elasticity of the rear muscle fiber or age-dependent
neuromuscular or configuration changes. A possible cause of presbyopia may be
considered also change the suspension of lens cristallina, which is associated with
its growth. The distance between the equator of the lens and the front part of
fibrae zonulares is increased with age, but the distance between the front part of
fibrae zonulares and corpus cilliare remains approximately the same. These
changes probably related with changes of activities of fibrae zonulares. However,
so far there is no evidence to confirm this theory. [1] [5]
Presbyopia is corrected by the addition to near distance. This addition is
equal to the difference of correction of vision to distance and near vision. In order
could be the loss of ability of accommodation tolerated in the long term must stay
a minimum 1/3 of amplitude of accommodation as a reserve. Addition always
must be determined with regard to the refractive state of the patient, the required
working distance, age, etc.
The easiest and the most common methods of measuring of the
amplitude of accommodation are subjective methods, perhaps. At the beginning of
each measurement must be patient in emetropic or pseudoemetropic refractive
status. One of the the most common methods for subjective measuring of
amplitude of accommodation is the Push-up method, which is very often
supplemented by Push-down method. The essence of these methods is to find a
near point of patient. [4] We know that the far point of emetropic eye is at infinity
then the distance between near point and far point corresponds to amplitude of
accommodation. For this reasons we can calculate this value. The Push-up test is
very easy. The patient moves a test closer to face until the test mark will be
blurry. Subsequently the patient have to try to focus again. If the test mark still
blurry, we found the distance of near point. If the patients still able to sharpen the
image, so he still able to accommodate, he have to move the test even closer to his
face until the test mark will be definitely blurred. We usually do a Push-down test
after that. It is based on similar principle but the patient moves away a test from
his face. The starting distance is shorter than the distance which was measured by
Push-up method. The test mark should be sharp in a distance which is
approximately the same as the distance of near point. Push-up test can be
performed monoculary and binoculary and for measurement we can use for
435
example Duane´s test or Glasser´s test (figure 2) which is better for measurement
of astigmatic eye. We can also use accommodative ruler. This special ruler has
some slider cursor with test at the end. It has a calibrated scale in meters or
dioptres, too.
2 - Duan´s and Glasser´s tests
This subjective method was used in Duan´s study. Duane examined
monocular and binocular amplitude of accommodation in 4200 eyes. [6] The
results of study suggests that binocular amplitude of accommodation is higher
than monocular on average about 0,6 D. This provides an advantage especially for
presbyopic patients because binocular accommodation is not only stronger, but
also easier. the actual increase of ciliary effort due to the convergence activities,
has perhaps some share on these results.
Another subjective method of measuring of amplitude of accommodation
is called Minus to blur. Unlike previous methods, it can be performed only
monocular. Patient with optimal correction for distance focuses on test mark at a
distance of 40 cm. We will submit a divergent lens in step for 0,25 D to him until
the moment when the test mark will be blurry. The sum of absolute values of the
negative lens and reversal of values of the investigative distance, which is 2,50 D
in this case, corresponds with amplitude of accommodation of patient. However, it
is important to remember that the submission of negative lens leads to diminution
of image and it can have an influence to the decision of patient just when the test
mark is blurry. For this reasons we can assume that Minus to blur´s values of
amplitude of accommodation will be minor than Push-up´s values.[4]
Accommodative amplitude can be also measured by objective methods.
The resulting values obtained by subjective methods are based on just a subjective
evaluation of "blur" of each patient. This evaluation is influenced by the actual
feelings of patient, of course, but by depth of field too. The pupil size and
aberrations of the eye have some influence on the depth the field during vision to
near distance. And for this reasons there are opinion that the correct values of
amplitude of accommodation can be reached only by objective measurement. [3]
436
We can measured objectively for example by Hartinger´s coincidence
refractometer, autorefractometer or hand refractometer. The hand refractometer
uses the infrared ray. The investigative distance is 1 meter. And we able to obtain
information not only about amplitude of accommodation but also about pupil size
and their spacing. [10]. This fotorefractor is being used for screening and
examination of children. For objective measurement can be used a visual evoked
potentials (VEP). This method was used in the study Millodota and Newton [7].
there were compared the values of amplitude of accommodation which were
obtained "classical" subjective method, ie the push-up, and objective method of
pattern VEP. Based on this study, measuring of amplitude of accommodation by
VEP was proved as valid because the results correlated with the values obtained
by subjective measurement. However,is important to note that the test
checkerboard pattern VEPu was much larger than the test mark of Push-up test,
therefore, the values obtained by objective measurements were higher. To some
extent it was offset by the fact that a subjective push-up method has a tendency to
providing a slightly higher values due to depth of field, approaching the test,
which stimulates proximal component of accommodation, a shorter observation
time test.
The amplitude of accommodation is essential during the prescription of
presbyopic correction, inter alia. Values of addition should be always
individualized with regard to accommodative reserve and patient´s required
working distance. Taking into account the increased demands for work in near
distance, which the modern technology and lifestyle of population are bringing, is
still more important so that this part of the refractive examination has not been
neglected. Because a combination of the increased eyestrain and inproper
correction may lead to development of astenopic problems, fatigue restlessness or
decrease of work performance.
Resources
1. ANTON, Milan. Refrakční vady a jejich vyšetřovací metody. 3. přeprac.
vyd. Brno: Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických
oborů, 2004, 96 s. ISBN 80-701-3402-X.
437
2. AUTRATA, R. a J. VANČUROVÁ. Nauka o zraku. 1.vyd. Brno: Institut
pro další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví v Brně, 2002, 226 s.
ISBN 80-7013-362-7.
3. BESHARSE, J. C. et al. Encyclopedia of the eye. Amsterdam:
Elsevier/Academic Press, 2010, 2344 s. ISBN 978-012-3742-032
4. ROSENFIELD, M. a N. LOGAN. Optometry: Science, Techniques and
Clinical Management. 2. vyd. United Kingdom: Butterworth heinemann
elsevier, 2009, 568 s. ISBN 978-0-7506-87782-2.
5. CROFT, M. A. A. GLASSER a P. L. KAUFMAN. Accommodation and
presbyopia. International ophtalmology clinics. 2001, č. Spring, s. 33 - 46.
ISSN 0020-8167
6. DUANE, Alexander. Studies in monocular and binocular accommodation,
with their clinical application. Transactions of the American
Ophthalmological Society, 1922, 20: 132.
7. MILLODOT, MICHEL; NEWTON, I. VEP measurement of the amplitude
of accommodation. British Journal of Ophthalmology, 1981, 65.4: 294-
298.
8. KUCHYŇKA, P. Oční lékařství. Praha: Grada Publishing, a.s. 2007, 812
s. ISBN 978-80-247-1163-8.
9. SCHACHAR, R. A. a A. J. BAX. Mechanism of accommodation.
International ophtalmology clinics. 2001, č. Spring, s. 17 – 32
10. JAINTA, S. W. JASCHINSKI a J. HOORMANN. Measurement of
refractive error and accommodation with the photorefractor PowerRef II.
Ophtalmic and Physiological Optics. 2004, č. November, s. 520 - 527.
ISSN 0275-5408.
resources od figures:
1. Duan´s curve of amplitude of accommodation – resources: DUANE,
Alexander. Studies in monocular and binocular accommodation, with their
clinical application. Transactions of the American Ophthalmological Society,
1922, 20: 132.
2. Duan´s and Glasser´s tests – resources: author´s archive
438