Havainnollisesti kalibroitu optisten poikkeamien asteikko (SOOA)

PROJEKTIN SISÄLLYSKUVAUS Havainnollisesti kalibroitu optisten aberraatioiden asteikko, joka syntyy monitehoisten korjaavien linssien avulla Tieteellinen tausta: Väestön ikääntymisen myötä etenkin kehittyneissä maissa yhä useammat taloudellisesti aktiiviset ihmiset toimivat kaihileikkauksen jälkeen. Puolassa noin 250 000 potilasta on oikeutettu tällaiseen toimenpiteeseen vuosittain. Sen aikana silmän luonnollinen linssi, jonka läpinäkyvyys on merkittävästi rajoitettu, korvataan keinotekoisella implantilla, mikä aiheuttaa silmän mukautumiskyvyn menetyksen. Täydellisen toiminnallisen näön (lähi-, epäsuora- ja kaukonäkö) varmistamiseksi yleisimmin käytetään moniteholinssien muodossa olevia implantteja, joista on viime vuosina tullut intensiivisen visuaalisen optiikan ja optometrian tutkimuskohde. Optimaalisten ratkaisujen etsiminen majoituksen puutteen kompensoimiseksi on eräänlainen kompromissi näkökentän syvyyden ja sen resoluution ja kontrastin välillä. Usein sivuvaikutuksena katseluetäisyyksien laajentamisesta ilmenee erilaisia ​​poikkeamia, jotka aiheuttavat näkyvien kohtausten vääristymiä häikäisyn ja halon muodossa. Häikäisy- ja haloilmiöt ovat luonnollinen seuraus moniteholinssien optisista ominaisuuksista, eli linssejä, jotka luovat kaksi tai useampia valon fokusointeja pitkin optista akselia. Tällaiset linssit mahdollistavat terävän kuvantamisen silmän verkkokalvon näytöllä samaan aikaan kohteista useilta etäisyyksiltä. Tarkennettu kuva pisteobjektista (tarkasti pienikulmainen), joka on sijoitettu jollekin suunnitteluetäisyydelle, on epäselvä toisella. Voimakas kirkas täplä (hehku) ilmestyy keskelle valorenkaiden (halo) ympäröimänä. Päivänäössä ihmisen aivojen näkökeskukset ovat osoittaneet olevan hyviä estämään näiden häiriöiden havaitseminen. Ongelma ilmenee kuitenkin pimeänäössä, kun kohtaukset koostuvat valonlähteistä (lyhdyt, auton valot, heijastukset), joilla on suuri kontrasti taustalle. Näkyvät häikäisy- ja haloilmiöt lisäävät merkittävästi havaittavien kohteiden kynnyskirkkautta näkökentän kirkkaiden pisteiden välittömässä läheisyydessä. Siksi ne rajoittavat vakavasti tieliikenteeseen osallistumisen turvallisuutta ja näkömukavuutta pimeän jälkeen.

Halo- ja hehkuilmiöiden mittaamisen ja parametrisoinnin ongelmalle on omistettu monia teoksia. Ensimmäinen lähestymistapa perustuu linssien impulssivasteen (PSF) ja moduloivan kuljetusfunktion (MTF) optiseen parametrointiin ja niiden perusteella ei-toivottujen aberraatioiden visualisointiin. Tämä lähestymistapa edellyttää silmämallin käyttöä, joka on aina seurausta joistakin yksinkertaistuksista ja idealisoinneista. Se ei myöskään ota huomioon näköprosessiin liittyviä fysiologisia prosesseja. Siitä huolimatta sen avulla voidaan objektiivisesti ennustaa häikäisyn ja halo-ilmiöiden esiintyminen ja yhdistää ne tiettyyn korjaavan linssin suunnitteluun. Se mahdollistaa myös näiden vaikutusten koon ja intensiteetin mittaamisen käyttämällä eri tavoin määriteltyjä mittareita.

Toinen lähestymistapa on yrittää mitata subjektiivista käsitystä halo- ja hehkuilmiöistä potilailla, joilla on implantoitu tai asetettu multifokaalinen linssi (Halo & Glare Simulator; Eyeland-Design Network GmbH, Vreden, Saksa). Sellaiset analyysit perustuvat useimmiten kyselylomakkeeseen, jossa vastaajat itse määrittävät näköhäiriön tyypin (suljetusta graafisesta listasta) ja sen asteen (kvantitatiivisella asteikolla). Näköaistien arviointi intervalliasteikolla on vaikea ja epätarkka tehtävä. Siksi on epäilemättä tarpeen kehittää luotettavampi, psykofyysiseen metodologiaan perustuva kvantifiointi ei-toivottujen ilmiöiden koon ja intensiteetin osalta näkökentässä.

Yksi menetelmistä, joka yhdistää tutkimuksen objektiivisuuden vain tutkittavan henkilön käytettävissä olevien ilmiöiden subjektiivisuuteen, on kaupallisesti saatavilla oleva Oculuksen C-quant-laite (Oculus Optikgeräte, GmbH, Wetzlar, Saksa), jota käytetään häiriötekijöiden diagnostiseen mittaukseen. yönäkö. Laitteessa toteutettu kompensoiva vertailumenetelmä koostuu siitä, että kuvakentän keskellä sijaitsevan välkkyvän alueen intensiteettiä etsitään sellaiseksi, että se kompensoi vastavaiheessa olevan kirkkaan renkaan välkkymisen aiheuttamaa hehkua. Oikein valitulla valovoimakkuudella kuvakentän keskellä, renkaan hehku näkyy puolijakson ajan ja saman kirkkauden kohde jakson jälkipuoliskolla, joten välkkyminen katoaa. Tämän menetelmän haittana on tulos yhden parametrin muodossa, jonka avulla on mahdotonta parametroida tarkasti ja itsenäisesti halo- ja hehkuilmiöitä.

Toinen Vision Monitor -laitteessa (MonCv3; Metrovision, Pérenchies, Ranska) käytetty menetelmä on tutkimus, jossa potilas lukee optotyyppejä tietyllä kontrastilla, joka on sijoitettu kasvavaan etäisyyteen pistevalonlähteestä [6]. Koska valonlähde luo hehkun ja sädekehän tutkittavan henkilön näkökenttään, yksilöitävissä olevien yksittäisten optotyyppien vähimmäiskirkkaus vaihtelee etäisyyden mukaan. Tämän kirkkauden mittauksella voidaan parametroida - analysoitavassa laitteessa suhteellisen alhaisella resoluutiolla - hehku- ja haloilmiöt niiden profiilin ja intensiteetin muodossa riippuen etäisyydestä valonlähteestä. Samanlaista menetelmää käytetään rahoitusta haetussa hankkeessa.

Hankkeen tavoitteet: Hankkeen päätavoitteena on kehittää uusi, luotettavampi menetelmä halo- ja hehkuilmiöiden mallintamiseen ja parametrointiin, joka perustuu näiden visuaalisten häiriöiden subjektiiviseen havaintoon. Hanke koostuu kolmesta osasta. Ensimmäisessä osassa mitataan psykofyysisiä häikäisy- ja haloilmiöitä, joita monifokaalisia korjaavia linssejä käyttävät ihmiset havaitsevat vertailuryhmään verrattuna. Toisessa osassa keskitytään algoritmin kehittämiseen optisten elementtien (naamarit) generoimiseksi, jotka indusoivat standardinmukaisia ​​halo- ja hehkuefektejä tietyn kokoisen ja voimakkuuden omaamiseksi. Projektin kolmas vaihe koskee kehitetyn algoritmin kalibrointia. Tätä tarkoitusta varten kehitetyillä naamioilla saadaan aikaan sädekehä ja häikäisy terveessä silmässä, jotta ne vastaavat projektin ensimmäisessä osassa mitattuja näköhäiriöitä monifokaalisia näönkorjausmenetelmiä käyttävillä ihmisillä. Tämän tutkimuksen tuloksena luodaan asteikko subjektiivisten halo- ja häikäisyilmiöiden tarkkaan mittaamiseen näkökentässä, joka kattaa itsenäisesti niiden voimakkuuden ja koon ja mahdollistaa tulevaisuudessa optisen (eikä graafisen simuloinnin, kuten kaupallisesti saatavilla). simulaattorit) potilaiden näkemien kohtausten simulointi.

Hankkeen ensisijaisena tutkimustavoitteena on uusi menetelmä halo- ja hehkuefektien subjektiivisen intensiteetin ja koon mittaamiseksi sekä yksinkertaisten optisten elementtien rakentaminen, jotka simuloivat näitä ei-toivottuja optisia ilmiöitä hallitusti.

Hankkeen sovellustavoitteena on kehittää optisten häikäisy- ja haloilmiöiden skaala käytettäväksi silmädiagnostiikassa. Mahdollisuus luoda kuva kontrolloidusti, optisesti tuotujen hehkun ja sädekehän vaikutuksilla mahdollistaa tulevaisuudessa potilaan näköä simuloivien laitteiden suunnittelun ja toteuttamisen nykyaikaisilla linsseillä, jotka korjaavat näköä. Tämä helpottaa yhteydenpitoa silmälääkärin ja potilaan välillä sekä ennen kaihileikkausta että sen jälkeen. Tämän tutkimuksen jatkaminen, johon osallistuu suurempi määrä potilaita, joille on istutettu erilaisia ​​multifokaalisia linssejä, mahdollistaisi luultavasti heijastus- ja haloefektien yhdistämisen tietyntyyppisiin implantteihin (suunniteltu julkinen tai kaupallistamistutkimushanke). Tämä puolestaan ​​mahdollistaisi uusien näönkorjausmenetelmien tutkimuksen optimoinnin. Edellä esitetystä seuraa, että sovelluskohteella on toteutuspotentiaalia, joka vastaa lääketieteen markkinoiden tunnistettuun tarpeeseen multifokaalisiin implantteihin liittyvien ongelmien diagnostiikan alalla.

Hankkeen tavoitteet ja tieteelliset menetelmät ovat ensisijaisesti painopistealueen "Photonic Technologies" tutkimussuunnitelmiin sisältyvillä optisen metrologian ja kuvankäsittelyn osa-alueilla. Hanke on kuitenkin luonteeltaan poikkitieteellinen ja sen potentiaaliset sovellusalueet liittyvät POB "Biotechnoogy and Biomedical Engineering" tutkimussuunnitelmiin sisältyviin diagnostisiin teknologioihin sekä POB:n tutkimussuunnitelmiin kuuluvien ikääntyneiden terveyden ja turvallisuuden seurantaan. "Tekoäly ja robotiikka".

Tutkimusmetodologia ja -suunnitelma: Tutkimus toteutetaan 24 kuukauden sisällä Perceptual Research Laboratoryssa yhteistyössä Fysiikan tiedekunnan sekä Innovaatio- ja teknologiansiirron hallintakeskuksen tutkimus- ja analyysiosaston kanssa. Kolme tutkimustehtävää ja yksi johtamistehtävä suorittaa projektipäällikkö ja neljän työntekijän tiimi, mukaan lukien silmälääkäri.

Tehtävä 1 Näkökentän mittaus (projektin 4-9 kuukautta) Osana tehtävää valmistellaan ja toteutetaan tutkimushenkilöiden rekrytointi. Tarkoituksena on rekrytoida 10 henkilöä, jotka kokevat ei-toivottuja halo- ja häikäisyilmiöitä näkökentässä multifokaalisten näönkorjausmenetelmien käytön seurauksena, ja saman verran terveitä ihmisiä vertailuryhmään. Suhteellisen pieni osallistujamäärä implantoiduilla multifokaalisilla implanteilla johtuu siitä, että toisin kuin Länsi-Euroopan rikkaimmissa maissa kaihileikkaus multifokaalisilla linsseillä ei ole niin yleistä Puolassa, koska kansallinen terveysrahasto ei korvaa kustannuksia. Meneillään olevaa hanketta tulee kuitenkin käsitellä pilottihankkeena, jotta voidaan hakea rahoitusta kehitettyjen ratkaisujen laajoihin kliinisiin tutkimuksiin. Perustesti on näkökentän (perimetrian) mittaus simuloiduissa yöolosuhteissa voimakkaan pistevalonlähteen läsnä ollessa keskikentässä. Näkökenttään asianmukaisesti jakautuneiden ylimääräisten heikon kohdan valonlähteiden näkyvyyttä tulisi häiritä merkittävästi salaman ja halon vaikutuksesta. Tutkijat odottavat, että näkökentän yksityiskohtainen analyysi tällaisissa olosuhteissa antaa meille mahdollisuuden määrittää näkökentän avaruudelliset havaintoominaisuudet kartan muodossa, jossa tutkittava henkilö havaitsee kentän tietyissä kohdissa havaitseman kynnysvalon voimakkuuden. näkökulmasta. Tällaisen kartan perusteella on puolestaan ​​mahdollista määrittää kulmamitat ja intensiteettijakauma, jotka vastaavat havaittuja hehkun ja halon vaikutuksia. Vertailuryhmän osallistujien näkökenttää tutkimalla varmistetaan luotettavasti, liittyvätkö kaihileikkauksen jälkeen saadut tulokset selkeästi multifokaalisten implanttien implantointiin.

Tehtävä 2. Algoritmin rakentaminen optisten elementtien generoimiseksi ja niiden toiminnan simuloimiseksi (projektin 10-15 kk) Tehtävän päätavoitteena on kehittää algoritmi, joka generoi mallihalo- ja hehkuilmiöitä. Tehtävässä valmistetaan optisia elementtejä (naamioita), jotka luovat kuvia pisteistä hehkuvaikutusta simuloivan pisteen ja tämän pisteen ympärillä olevan samankeskisen renkaan muodossa, joka simuloi haloefektiä. Kehitetty algoritmi perustuu Besselin ja Gaussin säteiden generointiin ja valonsäteen ohjattuun muotoiluun. Alkuaineiden parametrit kalibroidaan psykofysikaalisella metodologialla siten, että indusoidut ilmiöt vastaavat potilaiden kokemia häiriöitä. Potilaat määrittelevät itsenäisesti täplän ja renkaan koon, suhteellisen intensiteetin ja heistä tulee kvantitatiivinen mitta vastaavista halo- ja häikäisyvaikutuksista subjektiivisessa näössä.

Tehtävä 3. Kehitetyn asteikon havaintokalibrointi. (projektin 16-21 kk) Tehtävän ensisijaisena tavoitteena on luotujen kuviooptisten efektien havaintokalibrointi. Tätä tarkoitusta varten varmistetaan, voidaanko monifokaalisten linssien käytön seurauksena havaitut salama-ilmiöt ja halot toistaa luotettavasti (samoilla parametreillä) kontrolliryhmän ihmisillä. Tutkimus toteutetaan näkösimulaattorissa, joka on rakennettu osana itsenäisesti toteutettua projektia "VIDO - näön parantaminen dynaamisen optiikan avulla" (LIDER / 15/0061 / L-9/17 / NCBR / 2018, toteutusaika 2019-2021). Näkösimulaattori mahdollistaa visuaalisen havainnon tutkimuksen sen jälkeen, kun silmän optinen järjestelmä on korjattu tietokoneella luoduilla optisilla elementeillä ja sijoitettu virtuaalisesti silmän sisääntulopupilliin. Häiriöitä synnyttävien elementtien parametrit sovitetaan monifokaalisilla linsseillä käyttävien ihmisten havaitsemiin parametreihin. Havaittujen halo- ja hehkuilmiöiden määrällinen mitta on mahdollista.

Tehtävä 4. Projektinhallinta (projektin 1-24 kk) Projektinhallinta perustuu PRINCE2-metodologian elementteihin. Tehtävä koostuu kolmesta vaiheesta. Ensimmäisenä (1-3 kk) toteutetaan hankkeen aloitus, johon kuuluu hakemuksen jättäminen bioetiikkatoimikunnalle, tehtävien delegointistrategian laatiminen, niiden dokumentoinnin kulku, laadunvalvonta ja niiden toteuttamisen eteneminen sekä strategia projektin toteuttamiseen liittyvien riskien hallintaan ja raportointiin. Myös tarvittavien materiaalien ja laitteiden hankinnat otetaan käyttöön sekä valmistellaan sopimuksia projektiurakoitsijoiden kanssa. Tehtävän toinen vaihe (4-21 kuukautta) on jatkuva tehtävien suorittamisen koordinointi ja valvonta hyväksyttyjen strategioiden periaatteiden ja kriteerien mukaisesti. Viimeinen vaihe on projektin päättäminen (kuukausi 22-24). Osana tätä tehtävän toteutuksen vaihetta verrataan hankesuunnitelmassa otettuja oletuksia saavutettuihin tuloksiin, laaditaan raportit hankkeen toteutuksesta sekä laaditaan ja toimitetaan julkaisuja hankkeen tuloksista.