Verblinding en Strooilicht Tom van den Berg, natuurkundige Netherlands Institute for Neuroscience

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 1

Verblinding en Strooilicht

Tom van den Berg, natuurkundige

Netherlands Institute for NeuroscienceRoyal Netherlands Academy of Arts and Sciences

[email protected]


Web search “glare pilots” maandag 30 sept 2013, 1.080.000 hits

Hits 1, 2, 4, 5

Hit 1: vliegen tegen de zon inVerblinding veroorzaakt vliegtuigcrash


Hit 2: zichtbaarheid in de kockpitVerblinding maakt ipad onleesbaar


Hit 4: verblinding veroorzaakt vermoeidheid


Hit 5 verblinding door lasers

Als strijdmiddel

En “recreatief”


Flight simulator onderzoek naar verblinding door laser



Remedie erger dan de kwaal?


EASA keuringseis:

verblindingsgevoeligheid “normaal”

Hoe daar invulling aan te geven?


Het ProbleemEverybody experiences a spreading of light around bright light sources.

It deteriorates vision, because contrast is lost.

To what extent?

The seeming luminosity of the light spreading.


Historisch verblinding = strooilicht

• Holladay (1926), Stiles (1928-29), Crawford (1936) Dispute on neuronal versus optical nature of glare decided in favor of the optical nature. This is now generally accepted.

• International Standards Committee (CIE) decided to identify disability Glare = Retinal Straylight since disability glare can so fully be understood on the basis of straylight.

• Studies have identified the light scattering processes in the eye that lead to retinal straylight

• Vos and Van den Berg 1999. CIE standards report giving equations for disability glare (=straylight) for age-normals.


Strooilicht is van optische oorsprong,veroorzaakt door lichtverstrooiing in het oogdoor onzuiverheden/troebelingen (soort mist)

Spleetlampbeelden jong en oud oog


Strooilicht

en de “punt-spreid-functie”

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 14TJTP van den Berg 14

2 effecten van media verstoringlichtspreiding over grote hoekafstanden (strooilicht)

enover kleine hoeken (brekingsfouten, gezichtsscherpte)

5mm pupil

24°

20’2°

aberrometry double pass

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 15TJTP van den Berg 15

Visual acuity1 min of arc => 0.02º

Contrast sensitivity18..3 cycl/degree=> 0.06..0.33º


Straylight=> 1..30º


Point Spread Function (PSF)Point Spread Function (PSF)

Contrast sensitivity18..3 cycl/degree=> 0.06..0.33º

CIE 1999 standard

Graphics by Ralph Michael

Ophthalmic and Physiological

Optics 29 (2009) 345-350


Simulaties voor karakteristieke waardes

Gebaseerd op kwantitatieve kennis van strooilicht(de “strooilicht parameter” s)

Effecten van strooilicht in “natuurlijke”omstandigheden


Strooilicht effectenNon-traffic related effects

The signs in the NORI elevator

Normal 67y, log(s)=1.3 Early cataract, log(s)=1.6


Strooilicht effectenNon-traffic related effects

Against-the-light face recognition

Young normal some cataract,

log(s)=1.4


visual acuity 0.4

increasedstraylight log(s) = 1.47

upcoming headlightswhile driving at night

average normal eye


Strooilicht effectenGlare is not restricted to twilight conditions


Verblindingsonderzoek Scheepvaartseineni.o.v. RWS/Zandvliet15 November 2007.

Dr TJTP van den Berg.Nederlands Instituut voor Neurowetenschappen,

Koninklijke Akademie van WetenschappenAmsterdam, www.nin.nl

Strooilicht effecten

http://www.nin.nl/


Verblindingsonderzoek Scheepvaartseineni.o.v. RWS/Zandvliet15 November 2007.

Dr TJTP van den Berg.Nederlands Instituut voor Neurowetenschappen,

Koninklijke Akademie van WetenschappenAmsterdam, www.nin.nl


http://www.nin.nl/





meting strooilicht / verblindingsgevoeligheid

- Occupational testing. Pilots, driver licensing- FDA: standard as defined by driving simulation

- First complaints in early cataract development. Early cataract surgery

- Refractive surgery effects on clarity of the cornea (functional effect of haze)

- Evaluation of corneal transplant procedures- Corneal dystrophies ect.

- Contact lens induced changes


Strooilichtbepaling met behulp van“visuele fotometrie”

Establish identity between the observed light and a reference light of known value

Psychophysical method“Compensation Comparison”

Van den Berg, Coppens, Franssen, ARVO 2005

TJTP van den Berg 27

Vergelijkingstest voor bepaling van strooilicht-intensiteit.

2 veldjes, één met alleen strooilicht, de ander met vergelijkingslicht

Patient geeft met 2 knoppen aan welk veldje sterker is

•Functional value: straylight parameter “s”, given as log(s) (compare logMAR)

•1.5 min. test duration

•Objective assessment

•Estimation of individual measurement reliability

Psychophysical method“Compensation Comparison”

Van den Berg, Coppens, FranssenARVO 2005

Patent owned by Royal Academyand licensed to Oculus

Oculus C-Quant



1.0

1.3

1.6

1.9

2.2

2.5

1.0 1.3 1.6 1.9 2.2 2.5log(s) optical (2 methods)

av

era

ge

(n

=4

) lo

g(s

) p

sy

ch

op

hy

sic

al

Test van de methodedoor verstrooiende filters te gebruiken met gecalibreerde waarde

Examples of scatter models

7 scatter models4 subjects

Ophthalmic and Physiological Optics 29 (2009) ) 345-350

Perfect functional assessment

of straylight in patients possible


Data from the 2003-2004

GLARE study among 2422

European drivers

Frequently > 4x

increasedstraylight levels are

found.

Strooilicht in oculair gezonde populatie“normale” toename met de leeftijd. Verdubbeling bij 65jr

Serious visual handicap

straylight increase >4xcompared toyoung eye

Amer. J Ophthalmol. 2007 144:358-363.

Reference level log(s)=0.9

2x verhoogd = ref+3sd .


Strooilicht in de populatie

A

refractive chirurgie

EASA keuringseis: verblindingsgevoeligheid “normaal”

Dwz binnen normale grenzen => gemiddeld plus 2x(3x) standard deviation

Dit komt overeen met een verhoging tov gemiddeld met een factor 2,of 0.3 log eenheid


www.lasik-center.com

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 3232nnhttp://www.revophth.com/content/d/wills_resident_case_series/i/1286/c/24778/Accessed 15 mar 2011

potential causes ofstraylight problems

hazefolds

interface debrisingrowth

etc.


Een piloot, ontevreden na het laseren van zijn ogen


.

.

Decimal VA 1.0Straylight 3x increased

80y


.

.

Preop good LASIK caseDecimal VA 1.0straylight normal


.

.

Postop good LASIK caseDecimal VA 1.0straylight no sign. change


.

.

Preop worst LASIK case seenDecimal VA 1.0straylight normal


.

.

Postop worst LASIK caseDecimal VA 1.0Straylight 5x increased

2007-2011 Studies by Beerthuijzen et al., Vignal et al.,Lapid et al., Rozema et al., Wang et al., Paarlberg et al.

Gemiddeld geen strooilichttoename na refractieve chirurgie

in research centers

Maar wel incidentele strooilichttoenames(correlated with clinical findings haze, interface debris,

…)

suggestions that refractive surgery may relieve the cornea from ill tolerated contact lenses



0.4

0.7

1

1.3

1.6

1.9

2.2

2.5

10 20 30 40 50 60 70 80 90

age (years)

log

str

ayli

gh

t p

aram

eter

PRK/LASIK

RK

average normal

+ 2 s.d.

- 2 s.d.

Sign. (P<0.01) straylight increasecompared to normal population

Proposed Disability glareLimits

For drivers(straylight x4)

For pilots(straylight x2)

Reference level(straylight x1)

Onafhankelijke data van een militair keuringscentrum (Van Verre, Brussel).Van Bree, van Verre, Devreese, Larminier, van den Berg. Ophthalmology 2011;118:945-953.


“Straylight Values after Refractive Surgery: Screening for Ocular Fitness inDemanding Professions”

Van Bree, van Verre, Devreese, Larminier, van den BergOphthalmology 2011



B

lens veroudering / staar (cataract)


Data from the 2003-2004

GLARE study among 2422

European drivers

Frequently > 4x

increasedstraylight levels are

found.

Strooilicht in de populatie“normale” toename met de leeftijd

Serious visual handicap





danger zone for driving (at night)


OS

0

0.5

1

1.5

2

2.5

-0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Visual Acuity (logMar)

Star

yligh

t Valu

e (lo

g(s)

)

OS

Visual acuity< 0.5

(<10/20)logMar>0.3

good 1.6 1.0 0.5 badDecimal visual acuity

Data from the GLARE study among 2422

European driversvdBerg et al.

AJO July 2007

Frequently > 4x increasedstraylight levels

are found.

Strooilicht vergeleken met gezichtsscherpte.

Goede gezichtsscherpte is niet genoeg


Area of serious visual handicap



C

strooilicht na vervanging ooglens door implant (staaroperatie)


http://www.avclinic.com/Cataract.htmAccessed 15 mar 2011

Staar/cataract vervanging door een (heldere) kunstlens

http://www.avclinic.com/Cataract.htm


. .

Cataract preopDecimal VA 0.7Straylight 8x increased

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 48RdamLM6 16Maa2011 48

. .

Cataract postopDecimal VA 0.9Straylight low age-normal


Oculus C-Quant

Straylight pre- and post routine cataract surgery

Straylight improvement factor 3.24 (sd 2.3)

(Visual acuity improvement factor 1.74 (sd 1.4))

95% chance of improvement log(s)=1.4(309 cataract surgeries)

normal phakic interval

Oculus C-Quant


y = 0.0051x + 0.8622

0.40

0.70

1.00

1.30

1.60

1.90

2.20

30 40 50 60 70 80 90

stra

ylig

ht lo

g(s)

age (years)

pseudophakicphakic normLinear (pseudophakic)


Cataract center. Van der Meulen et al. JCRS2012309 CE surgeries, no PCO.

-Only in a limited number of cases does straylight return to the young healthy reference level. -In most cases straylight much better than the phakic best-eyes norm.

-Age effect on pseudophakic straylight



Conclusies

verblinding = strooilichtstrooilicht resulteert van onzuiverheden in het oog

o.a. haze door refractieve chirurgie

Er is een exacte bepaling om dit te beoordelen

Limietwaarde voor veeleisende beroepen (militairen, piloten)

Verhoging met factor 2 (~ 65 jaar oud)

Documents

Verblinding en Strooilicht Tom van den Berg, natuurkundige Netherlands Institute for Neuroscience