Hloubka ostrosti u pseudofakických očí

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá hodnocením kvality zobrazení a hloubky ostrosti u 6 nitroočních čoček v modelovém oku na základě aberometrických měření. Proto jsou v teoretické části popsány metody hodnocení kvality zobrazení, hloubky ostrosti a nejčastější principy aberometrie. Dále jsou shrnuty současné poznatky o vlivu aberací na kvalitu vidění a změny aberací s věkem, a to s důrazem na sférickou aberaci a komu. Nakonec jsou prezentovány poznatky ohledně centrace optického systému lidského oka. Pro hodnocení hloubky ostrosti pseudofakického modelového oka, ve kterém se mění pozice nitrooční čočky byly navrženy experimenty, při nichž byla měřena aberometrie modelového oka při decentraci čočky až do 2 mm a náklonu do 10 stupňů. Naměřené vlnoplochy byly následně použity k výpočtu objektivní metriky kvality vidění - VSOTFA pro různé hodnoty defokusu (through-focus augmented Visual Strehl ratio based on Optical Transfer Function). Na základě této metriky, která má dle literatury nejvyšší korelaci se subjektivní kvalitou vidění [1], byla určena objektivní hloubka ostrosti. Výsledky aberometrických měření a následných výpočtů ukázaly zásadní rozdíly mezi 3 difrakčními multifokálními, 2 EDOF a kontrolní monofokální nitrooční čočkou. Difrakční multifokální čočky vykazovaly aberometrická data srovnatelná s monofokální čočkou, a tudíž ani odvozená křivka through-focus VSOTFA a hloubka ostrosti se od monofokální čočky významně nelišila. To je nejspíš způsobeno principem měření, kdy aberometr vyhodnotí pouze vlnoplochu odpovídající ohnisku pro vidění do dálky a vlnoplochy odpovídající dalším ohniskům jsou ignorovány. Naopak refrakční EDOF nitrooční čočka vykazovala ve všech měřeních vyšší celkovou aberaci, což bylo dáno jejím designem, který indukuje negativní sférickou aberaci obdobně jako v některých případech přirozená oční čočka. V důsledku toho má tato čočka obecně nejnižší VSOTFA ve všech měřeních, a naopak nejvyšší hloubku ostrosti. Nicméně u této refrakční EDOF čočky lze výsledky aberometrie považovat za dostatečně relevantní a použít je k hodnocení kvality vidění a porovnání těchto dat s klinickými výsledky. I proto, že tvar through-focus VSOTFA odpovídá designu čočky korigující presbyopii, VSOTFA křivky mají dostatečnou šířku, aby dostatečně pokryly pracovní vzdálenosti od dálky, přes střed až po blízko. Naproti tomu křivky through-focus VSOTFA difrakčních multifokálních čoček vykazují jedno poměrně úzké maximum stejně jako monofokální čočka. To je v přímém rozporu s tím, že by tyto čočky měly korigovat presbyopii, což poukazuje na irelevantnost výsledků měření u difrakčních multifokálních čoček. Nakonec difrakční EDOF nitrooční čočka za určitých okolností vykazuje výsledky srovnatelné s ostatními difrakčními čočkami, v některých měřeních ale roste celková aberace i jednotlivé koeficienty této čočky výrazněji než u difrakčních čoček, nicméně i kvalitu zobrazení odvozenou pro tuto čočku lze -považovat za nadhodnocenou v důsledku principu měření. [1] MARSACK, Jason D.; THIBOS, Larry N.; APPLEGATE, Raymond A. Metrics of optical quality derived from wave aberrations predict visual performance. Journal of Vision, 2004, 4.4: 8-8.

This master's thesis deals with assessing image quality and depth of field of 6 IOLs implanted in an artificial model eye on the basis of aberrometric measurements. Therefore, principles of assessing of retinal image quality of human eye and most common methods of aberrometric measurements are summarized in the theoretical part of this thesis. Next, current findings on effect of wavefront aberrations on the quality of vision and age-related changes in aberrations are summed up, with emphasis on the most common aberrations: spherical aberration and coma. Finally, findings on centration of the human eye are presented. Experiments allowing to assess the depth of focus in artificial pseudophakic model eye as a function of changing IOL position were proposed as follows. Wavefront aberrometric measurement were performed using iTrace aberrometer in an artificial model eye enabling IOL decentration up to 2 mm and IOL tilt up to 10 degrees. Acquired wavefronts were used to calculate an objective metric of retinal image quality, through-focus VSOTFA (augmented Visual Strehl ratio based on Optical Transfer Function). The VSOTFA, which was reported to show the highest correlation with subjective visual quality [1], was used to determine the objective depth of focus. The results of the aberrometric measurements and further calculations showed significant differences between diffractive multifocal IOLs (3 different were examined), EDOF IOLs (diffractive EDOF and refractive EDOF were examined) and monofocal control. The diffractive multifocal IOLs showed results not different from monofocal IOL, hence neither derived through-focus VSOTFA, neither depth of focus differed from monofocal IOL. This is most likely the effect of aberrometric measurement principle, since aberrometer acquires and evaluates only wavefront corresponding to distant focal point and wavefronts corresponding to near and/or intermediate foci are neglected. On the other hand, the refractive EDOF IOL showed higher overall aberrations due to its design inducing negative spherical aberration. Consequently, the refractive EDOF IOL showed in general lower VSOTFA ??in all experiments and on the contrary higher depth of focus. However, the results of the refractive EDOF IOL can be considered relevant enough to evaluate image quality and to be compared with clinical results. The through-focus VSOTFA of the refractive EDOF IOL presents sufficient width to provide vision at all distances consistent with its presbyopia-correcting function. On the other hand, the through-focus VSOTFA of diffractive multifocal IOLs shows single peak of the same shape as monofocal IOL suggesting that this metric derived from aberrometric measurement is irrelevant in this case or that the diffractive multifocal IOLs are unable to provide presbyopia-correcting function. Finally, the diffractive EDOF IOL shows the same results as the diffractive multifocal IOLs under certain conditions, while in several experiments shows steeper increase in overall wavefront aberrations and particular coefficients than the diffractive IOLs. Similarly to diffractive multifocal IOLs, the estimated retinal image quality in the case of diffractive EDOF IOL can be considered overestimated due to the principle of the measurement. [1] MARSACK, Jason D.; THIBOS, Larry N.; APPLEGATE, Raymond A. Metrics of optical quality derived from wave aberrations predict visual performance. Journal of Vision, 2004, 4.4: 8-8.