지각적으로 보정된 광학 수차의 척도 (SOOA)

프로젝트의 내용 설명 다초점 교정 렌즈에 의해 생성된 지각 보정된 광학 수차의 척도 과학적 배경: 특히 선진국에서 인구의 점진적인 고령화로 인해 백내장 수술 후 경제적으로 활동적인 사람들이 점점 더 많이 활동하고 있습니다. 폴란드에서는 매년 약 250,000명의 환자가 이러한 시술을 받을 자격이 있습니다. 그 동안 투명도가 상당히 제한된 눈의 자연 수정체가 인공 임플란트로 대체되어 눈의 조절 기능을 상실하게 됩니다. 완전한 기능적 시력(근거리, 간접 및 원거리)을 보장하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 것은 다초점 렌즈 형태의 임플란트이며, 이는 최근 몇 년 동안 시각 광학 및 검안 분야에서 집중적인 연구 대상이 되었습니다. 수용 부족을 보완하기 위한 최적의 솔루션을 찾는 것은 시야의 깊이와 해상도 및 대비 사이의 일종의 절충안입니다. 종종 시거리 증가의 부작용은 눈부심과 후광의 형태로 보이는 장면의 왜곡을 일으키는 다양한 유형의 수차로 밝혀집니다. 눈부심과 후광 현상은 다초점 렌즈의 광학 특성의 자연스러운 결과이며, 즉 광축을 따라 두 개 이상의 빛 초점을 만드는 렌즈입니다. 이러한 렌즈를 사용하면 여러 거리에서 물체를 동시에 눈의 망막 화면에 선명하게 이미징할 수 있습니다. 설계 거리 중 하나에 배치된 점 물체(엄격히 작은 각도 크기)의 초점 이미지는 다른 거리에서 흐려집니다. 빛의 고리(후광)로 둘러싸인 중앙에 강렬한 밝은 점(광선)이 나타납니다. 주간 시력에서 인간 두뇌의 시각 센터는 이러한 교란의 인식을 억제하는 데 능숙한 것으로 나타났습니다. 그러나 장면이 배경과 대비가 높은 광원(랜턴, 자동차 조명, 반사광)으로 구성된 경우 야간 투시에 문제가 나타납니다. 눈부심과 후광 현상은 시야의 밝은 점 바로 근처에서 눈에 띄는 물체의 임계 밝기를 크게 증가시킵니다. 따라서 도로 교통 참여의 안전과 어두워진 후 시야의 편안함을 심각하게 제한합니다.

후광 및 글로우 현상의 측정 및 매개변수화 문제에 관한 많은 작업이 있습니다. 첫 번째 접근 방식은 렌즈의 임펄스 응답(PSF) 및 모듈레이팅 전송 기능(MTF)의 광학적 매개변수화와 바람직하지 않은 수차의 시각화를 기반으로 합니다. 이 접근법은 눈 모델의 사용을 필요로 하며, 이는 항상 일부 단순화 및 이상화의 결과입니다. 또한 시각 과정과 관련된 생리적 과정을 고려하지 않습니다. 그럼에도 불구하고 눈부심과 후광 현상의 발생을 객관적으로 예측하고 이를 교정 렌즈의 특정 설계와 연관시킬 수 있습니다. 또한 다양하게 정의된 메트릭을 사용하여 이러한 효과의 크기와 강도를 측정할 수 있습니다.

두 번째 접근법은 다초점 렌즈(Halo & Glare Simulator; Eyeland-Design Network GmbH, Vreden, Germany)를 이식하거나 삽입한 환자들 사이에서 후광과 빛 현상에 대한 주관적인 인식을 측정하는 것입니다. 이러한 분석은 대부분 응답자가 시각적 장애의 유형(폐쇄된 그래픽 목록에서)과 그 정도(정량적 척도)를 결정하는 설문지 방법을 기반으로 합니다. 간격 척도에서 시각적 감각을 평가하는 작업은 어렵고 부정확한 작업입니다. 따라서 시야에서 바람직하지 않은 현상의 크기와 강도를 정량화하는 정신물리학적 방법론을 기반으로 보다 신뢰할 수 있는 방법을 개발하는 것이 의심할 여지 없이 필요합니다.

연구의 객관성과 검사자에게만 가능한 현상의 주관성을 결합한 방법 중 하나는 Oculus(Oculus Optikgeräte, GmbH, Wetzlar, Germany)에서 시판되는 C-quant 장치로, 산만 진단 측정에 사용됩니다. 야간 시력. 장치에 구현된 보상 비교 방법은 반대 위상에서 깜박이는 밝은 링으로 인해 발생하는 글로우를 보상하기 위해 시야 중앙에 위치한 깜박임 영역의 강도를 찾는 것으로 구성됩니다. 시야의 중심에서 적절하게 선택된 빛의 강도를 사용하면 링에서 나오는 빛이 절반 기간 동안 보이고 동일한 밝기의 대상이 나머지 절반 기간 동안 표시되므로 깜박임이 사라집니다. 이 방법의 단점은 후광 및 글로우 현상을 정확하고 독립적으로 매개변수화하는 것이 불가능한 단일 매개변수 형태의 결과입니다.

Vision Monitor 장치(MonCv3; Metrovision, Pérenchies, France)에서 사용되는 또 다른 방법은 환자가 점광원에서 거리가 멀어질수록 특정 대비가 있는 시표를 읽는 연구입니다[6]. 광원은 피검자의 시야에 빛과 후광을 만들어주기 때문에 식별 가능한 개별 시표의 최소 밝기는 거리에 따라 다릅니다. 이 밝기를 측정하면 상대적으로 해상도가 낮은 분석 장치에서 광원으로부터의 거리에 따라 프로파일 및 강도의 형태로 글로우 및 후광 현상을 매개변수화할 수 있습니다. 유사한 방법론이 자금 지원을 요청한 프로젝트에 사용될 것입니다.

프로젝트 목표: 프로젝트의 주요 목표는 이러한 시각적 교란에 대한 주관적인 인식을 기반으로 할로 및 글로우 현상을 모델링하고 매개변수화하는 새롭고 보다 신뢰할 수 있는 방법을 개발하는 것입니다. 프로젝트는 세 부분으로 구성됩니다. 첫 번째 부분에는 참조 그룹과 비교하여 다초점 교정 렌즈를 착용한 사람들이 인지하는 눈부심 및 후광 현상의 정신물리학적 측정이 포함됩니다. 두 번째 부분에서는 주어진 크기와 강도의 표준 후광 및 글로우 효과를 유도하는 광학 요소(마스크) 생성을 위한 알고리즘 개발에 중점을 둘 것입니다. 프로젝트의 세 번째 단계는 개발된 알고리즘의 보정에 관한 것입니다. 이를 위해 건강한 눈에서 개발된 마스크에 의해 후광과 섬광이 유도되어 다초점 시력 교정 방법을 사용하는 사람들의 프로젝트 첫 번째 부분에서 측정된 시력 장애와 일치하도록 합니다. 이 연구의 결과로 시야에서 주관적인 후광 및 눈부심 현상을 정확하게 측정하기 위한 척도가 생성되어 강도와 크기를 독립적으로 다루며 향후 광학적(상업적으로 사용 가능한 그래픽 시뮬레이션이 아님)을 허용합니다. 시뮬레이터) 환자가 본 장면의 시뮬레이션.

이 프로젝트의 주요 연구 목적은 후광과 글로우 효과의 주관적 강도와 크기를 측정하는 새로운 방법과 이러한 바람직하지 않은 광학 현상을 제어된 방식으로 시뮬레이션하는 간단한 광학 요소의 구성에 관한 것입니다.

이 프로젝트의 적용 목표는 안과 진단에 사용하기 위한 눈부심 및 후광 현상의 척도를 개발하는 것입니다. 제어된 광학 방식으로 도입된 글로우 및 후광 효과로 이미지를 생성할 수 있는 가능성은 미래에 최신 렌즈를 사용하여 환자의 시력을 시뮬레이션하는 장치를 설계하고 구현하여 시력을 교정할 수 있게 합니다. 이렇게 하면 백내장 수술 전후에 안과의사와 환자 간의 의사소통이 원활해집니다. 다양한 다초점 렌즈를 이식한 더 많은 환자를 대상으로 하는 이 연구를 계속하면 특정 유형의 임플란트에 플레어 및 후광 효과를 연결할 수 있을 것입니다(계획된 공공 또는 상용화 연구 프로젝트). 결과적으로 새로운 시력 교정 방법에 대한 연구를 최적화할 수 있습니다. 다초점 임플란트와 관련된 문제의 진단 분야에서 의료 시장의 확인된 요구에 부응하여 적용 대상이 구현 가능성이 있다는 것은 위에서 나온 것입니다.

프로젝트의 목적과 과학적 방법은 주로 우선 연구 영역 "광자 기술"의 연구 계획에 포함된 광학 계측 및 이미지 처리 영역에 있습니다. 그러나 이 프로젝트는 학제적 성격을 갖고 있으며 잠재적 응용 분야는 POB "생명 공학 및 생체 공학"의 연구 계획에 포함된 진단 기술과 POB의 연구 계획에 포함된 노인의 건강 및 안전 모니터링과 관련됩니다. "인공지능과 로보틱스".

연구 방법론 및 계획: 연구는 물리학부 및 혁신 기술 이전 관리 센터의 연구 및 분석 부서와 협력하여 지각 연구실에서 24개월 이내에 수행됩니다. 3개의 연구 작업과 1개의 관리 작업은 프로젝트 관리자와 안과 의사를 포함한 4명의 동료 팀이 수행합니다.

과제 1 시야 측정(프로젝트 4~9개월) 과제의 일환으로 연구 참여자 모집을 준비하고 진행한다. 다초점 시력교정법을 사용한 결과 시야에 바람직하지 않은 후광과 눈부심 현상을 경험한 10명과 대조군으로 정상인을 동수로 모집할 계획이다. 다초점 임플란트를 이식한 참가자의 수가 상대적으로 적은 이유는 서유럽의 부유한 국가와 달리 폴란드에서는 다초점 렌즈를 사용한 백내장 수술이 흔하지 않기 때문입니다. 그럼에도 불구하고 개발된 솔루션에 대한 광범위한 임상 시험을 위한 자금을 신청하기 위해서는 현재 프로젝트를 파일럿 프로젝트로 취급해야 합니다. 기본 테스트는 중앙 필드에 강한 점광원이 있는 모의 야간 조건에서 시야(시야)를 측정하는 것입니다. 시야에 적절하게 분포된 추가적인 약한 광원의 가시성은 플래시와 후광의 영향으로 인해 상당히 방해를 받아야 합니다. 연구자들은 이러한 조건에서 시야에 대한 상세한 분석을 통해 시야의 특정 지점에서 피검사자가 감지한 임계광도의 맵 형태로 시야의 공간적 지각 특성을 결정할 수 있을 것으로 기대합니다. 보기의. 그런 다음 이러한 맵을 기반으로 글로우 및 후광의 인식 효과에 해당하는 각도 치수 및 강도 분포를 결정할 수 있습니다. 백내장 수술 후 사람의 경우 얻은 결과가 다초점 임플란트 이식과 명확한 관련이 있는지 확실하게 검증하기 위해 대조군 참가자의 시야 검사를 사용합니다.

작업 2. 광학 요소 생성 및 작동 시뮬레이션을 위한 알고리즘 구성(프로젝트 10-15개월) 작업의 주요 목표는 모델 후광 및 글로우 현상을 생성하는 알고리즘을 개발하는 것입니다. 이 작업에는 글로우 효과를 시뮬레이션하는 스폿과 후광 효과를 시뮬레이션하는 이 스폿 주변의 동심원 링 형태로 포인트 이미지를 생성하는 광학 요소(마스크)를 준비하는 작업이 포함됩니다. 개발된 알고리즘은 Bessel 및 Gauss 빔의 생성과 광선의 제어된 형성을 기반으로 합니다. 요소의 매개변수는 유도된 현상이 환자가 경험하는 교란과 일치하는 방식으로 심리물리학적 방법론을 사용하여 보정됩니다. 환자는 스팟과 링의 크기, 상대적 강도를 독립적으로 정의하고 주관적 시력에서 해당 후광 및 눈부심 효과를 정량적으로 측정합니다.

작업 3. 개발된 척도의 지각 보정. (프로젝트 16-21개월) 작업의 주요 목표는 생성된 패턴 광학 효과의 지각 보정입니다. 이를 위해 다초점 렌즈를 사용한 결과로 인지되는 섬광 현상과 후광이 통제 집단의 사람들에게서 안정적으로 재현되는지(동일한 매개변수로) 검증할 것입니다. 이 연구는 독립적으로 구현된 프로젝트 "VIDO - 동적 광학의 도움으로 시력 개선"(LIDER / 15/0061 / L-9/17 / NCBR / 2018, 구현 기간)의 일부로 구성된 비전 시뮬레이터에서 수행됩니다. 2019-2021). 비전 시뮬레이터는 컴퓨터에서 생성된 광학 요소로 눈의 광학 시스템을 교정하고 눈의 입구 동공에 가상으로 배치한 후 시각적 인식을 연구할 수 있습니다. 외란 생성 요소의 매개변수는 다초점 렌즈를 가진 사람이 인식하는 매개변수로 조정됩니다. 인지된 후광 및 글로우 현상의 정량적 측정이 가능할 것입니다.

작업 4. 프로젝트 관리(프로젝트 1-24개월) 프로젝트 관리는 PRINCE2 방법론의 요소를 기반으로 합니다. 작업은 세 단계로 구성됩니다. 첫 번째(1~3개월) 프로젝트 시작은 생명윤리위원회에 신청서 제출, 업무 위임 전략 수립, 문서화 흐름, 품질 관리 및 이행 진행 상황 등으로 구성됩니다. 프로젝트 구현과 관련된 위험을 통제하고 보고하기 위한 전략. 필요한 자재 및 장비의 구매는 물론 프로젝트 계약자와 준비된 계약도 의뢰됩니다. 작업의 두 번째 단계(4-21개월)는 채택된 전략에 명시된 원칙과 기준에 따라 작업 수행을 지속적으로 조정하고 제어하는 ​​것입니다. 마지막 단계는 프로젝트 종료(22-24개월)입니다. 작업 구현의 이 단계의 일환으로 프로젝트 계획에서 채택된 가정을 달성된 결과와 비교하고 프로젝트 구현에 대한 보고서를 작성하며 프로젝트 결과에 대한 간행물을 작성하여 제출합니다.