Vízuális optika Szemüveg optika I.-II.
Dr. Wenzel Klára egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Budapest, 2013
Tartalom
1. Hagyományos szemüvegek 2. A szemüveg és a szem, mint összetett törőrendszer 3. Progresszív (multifokális) szemüvegek 4. Kontaktlencsék 5. Beültethető szemlencsék 6. A lupe 7. Védő szemüvegek 8. A csökkentlátók optikai segédeszközei 9. Ujdonságok
A félév beosztása
IX.13.
Általános tudnivalók. A szem evolúciója.
IX.20.
A szem, a látás
IX.27.
A színes látás. Színlátási effektusok művészeti ábrázolása
X.04.
A látás és az agy. Optikai illúziók. Speciális színlátók
X.11.
A szem optikája
X.18.
A szem optikája
X.25.
1 ZH
A félév beosztása X.25.
1 ZH
XI.01.
Mindszentek
XI.08.
Szemüveg optika
XI.15. Szemüveg optika
XI.22.
Szemészeti optikai műszerek
XI.29. Szemészeti optikai műszerek A Föld színei, Színlátási effektusok művészeti ábrázolása, Speciális színlátók
XII.06. 2. ZH XII.13. Konzultáció, eredmények pótlása illetve javítása szóbeli beszámolókkal. Külön munkák ismertetése
A hagyományos szemüvegek
A hagyományos szemüvegek típusai A látásjavító lencsék fajtái alakjuk szerint •
Szférikus lencsék
•
Tórikus lencsék
•
Szférikus-tórikus lencsék
A látásjavító lencsék fajtái optikai rendszerük szerint •
Egyfókuszú (monofokális)
•
Bifokális
•
Trifokális
•
Multifokális (progresszív)
A szemet mindig végtelenre korrigáljuk, és ehhez jön szükség esetén egy közelre nézéshez szükséges „addició”.
A hagyományos szemüvegek A látásjavító lencsék törésmutatója
•
1.5
•
1.53
•
1.60
(„vékonyított”)
•
1.67
(„vékonyított”)
•
1.74
(„vékonyított”)
CR39 (PMMA)
A látásjavító lencsék bevonatai vékonyréteg gőzöléssel készülnek. •
Antireflexiós (csillogásmentesítő) rétegek
•
Karcmentesítő rétegek
•
Vízlepergető rétegek
•
UV védőrétegek
Szférikus optikai lencsék alakja
1, 2, 3 gyűjtőlencsék (convex vagy plusz) 4, 5, 6 szórólencsék (concav vagy mínusz) 1,4
biconvex, biconcav (kétszer domború, kétszer homorú)
2, 5
planconvex, planconcav (síkdomború, síkhomorú)
3, 6
concav-convex (homorú-domború vagy meniszkusz)
Cylindrikus optikai lencsék alakja 1 Convex cylinder 2 Concav cylinder 3 Convex sphero-cylinder
4 Concav sphero-cylinder 5 Kettős cylinder
Variációs lehetőség: + 2 D Sph + 1 D Cyl Ξ + 3 D Sph – 1 D Cyl
A csúcstörőerő A szemüveglencsék felszínének görbülete, alakja, vastagsága és törésmutatója is rendkívül változó. A hátsó fősík helyének meghatározása bonyolult. Ezért vezették be a csúcstörőerő fogalmát.
S = 1/s a hátsó felszínre vonatkoztatott csúcstörőerő 1/f2 a hátsó fősíkra vonatkoztatott törőerő 1/s > 1/f2
A túl nagy diptriájú lencsék
Vastagok, súlyosak Vékonyítás a látótér rovására – lentikulár lencse
A szemüveg és a szem, mint összetett törőrendszer
Két lencse eredője: A szemüveglencse és a szem együttes törőereje: D = D1 + D2 - δ D1 D2 δ = d / n;
és
levegőnél n = 1
így δ = d
Ahol D az együttes törőerő D1 a szemüveg lencse törőereje D2 a szem törőereje δ a szemüveg lencse és a szem redukált távolsága d a szaruhártya csúcsától a szemüveglencse hátulsó felszínéig mért távolság n a levegő törésmutatója
A szem szférikus törőerő eltéréseinek teljes korrekciója
a)
Ha túl nagy a szem D törőereje, (közellátás), akkor -D törőerejű szórólencsét helyezünk elé: D2– D = 0
b) Ha túl kicsi a szem D törőereje, (távol látás), akkor +D törőerejű gyüjtő lencsét helyezünk elé: D2 + D = 0
A szem és a szemüveg helyes távolsága A szemet mindig végtelen távoli tárgyra korrigáljuk, és ehhez adunk szükség esetén „addiciót” közelre D a rendszer együttes törőereje
D1 a szemüveg lencse törőereje D2 a szem korrekció nélküli törőereje d a lencse csúcstörő felületének a cornea csúcsától mért távolsága
A szemüveg és a szem távolságának meghatározása: D = D1 + D2 - d D1 D2 A rendszer közös gyújtótávolságának meg kell egyezni az ametrópiás szem gyújtótávolságával, azaz D = D2 tehát 0 = D1 – dD1D2 vagyis D1 = dD1D2 Tehát d = D1 / D1 D2, azaz d = 1 / D2 = f Tehát a szem elé helyezett lencse hátsó fősíkjának a szem elülső gyújtópontjába kell kerülni. Ennek alapján Gullstrand szerint a korrigáló lencse ideális távolsága a szemtől 16.74 mm ~12…17 mm.
A szemüveg és a szem közötti távolság változtatásának optikai hatása A B H Ta
a lencse kezdeti helyzete a lencse megváltozott helyzete a szem fősíkja a szem távolpontja a kezdeti helyzetben Tb a szem távolpontja a megváltozott helyzetben
D = D1 + D2 - d D1 D2, ezért ha d csökken, akkor D növekszik. Mivel D1 nem tud növekedni, D2-nek kellene növekedni, azaz a szemüveg hatása csökken: Ahhoz, hogy a távolpont ugyanoda kerüljön, f-nek meg kell változni: f’ = f – x azaz 1/f’ = 1 / (f – x) és innen D’ = 1 / (1/D – x) Tehát D’ > D kell legyen A konvex lencse hatása tehát a szemhez közelítve csökken. Hasonló godolatmenettel a konkáv lencse hatása a szemhez közelítve erősödik. Ennek akkor van jelentősége, ha a próbakeret távolsága a szemtől nem azonos a szemüveg keret által biztosított távolsággal. Különösen nagy dioptriájú szemüveg lencséknél lehet nagy az így okozott eltérő hatás. (8 dioptriás lencsénél kb 0.5 dioptria az eltérés!).
A szemüveglencsének a látószögre gyakorolt hatása alkalmazkodáskor Hypermetropiás szem: Hypermetropiás szemnél
Szemüveggel nagyobb a látószög Myopiás szemnél Szemüveggel kisebb a látószög H az emmetropiássá korrigált szem fősíkja H1, H2 a szemüveglencse fősíkjai y1 szemüveg nélkül y2 szemüveggel i1 látószög szemüveg nélkül i2 látószög szemüveggel d a lencse és a szem távolsága
A szemüveglencse befolyása a látótérre a)
Myopiás szem Azok a széli sugarak is bejuthatnak a szem forgásközéppontjába, amelyek i’-nél nagyobb szög alatt esnek be. A myopiás szem látótere nagyobb mint a hypermetropiás szem látótere.
a)
Hypermetropiás szem
Fordított az eset. Z ’ a szem forgási középpontja
Z a széli sugarak eredeti irányának metszése i’
a szem felőli látótér nyílásszögének fele (a szem és a lencse, mint összetett rendszer)
i
a tárgy oldali látótér nyílásszögének fele
x’ a forgási középpont távolsága a szemüveg lencsétől
h a szemüveglencse átmérőjének fele H a szem fősíkja Hü a szemüveglencse fősíkja
A szemüveglencse hatása a látószögre
Gullstrand szerint: 1. Abszolút látóélesség vagy főpont látóélesség, (VH): az emmetropiás szem látóélessége. 2. 3.
Relatív látóélesség (VR): a szemüveglencsével kijavított hypermetropiás szem látóélessége Az αR látószög csúcspontja a javító lencse főpontjába esik.
4.
Gyújtóponti látóélesség (VF): ha a szemüveglencse hátsó fősíkja a szem elülső gyújtópontjában van.
5.
Az αF látószög csúcspontja F1-be esik
VR és VF általában eltér egymástól.:
Hypermetropiás szemnél αR > αH Ametropiás szemnél αR < αH
Az alkalmazkodóképesség teljes hiányának pótlása
Az eredendően emmetropiás de presbyopiás szem az öregedés utolsó fázisában már csak végtelen távolra lát élesen. Az olvasó távolságból érkező sugarakat úgy kell módosítani, mintha azok a végtelenből jönnének. Pl 33 cm távoli olvasáshoz 3 dioptriás szemüveg lencse kell. A tárgy és a szem elé helyezett lencse gyújtópontja egybe kell essen. (l. lupe) A szemüveg lencsére érvényes: D = A + B azaz D = 1/f = 1/ t’ + 1/ t azaz t=f.
Az alkalmazkodóképesség részbeni hiányának pótlása A presbiopiások a még meglevő alkalmazkodóképességüknek csak 2/3-át tudják kifáradás nélkül igénybe venni. Ezt viszont ki kell használni.
T tárgypont, amelyet látni szeretnénk P=T’ a presbyopiás szem közelpontja A szemüveglencse D dioptriája: D = 1/f = 1/(- t’) – 1/(- t) = 1/t – 1/t’
A Franklin Benjámin-féle bifokális szemüveg
A távoli és a közeli rész optikai tengelyei egybe esnek.
A szemüveg lencse optikai tengelyének a szem forgási középpontján (vagy ehelyett a pupilla középpontján) kell átmenni. Nem okoz kép-ugrást, mint a decentrált osztású bifokális lencsék. (Decentrálásból eredő ék-hatás!)
Bifokális és trifokális szemüveglencsék I/a, b, c, d: egy lencséből készült becsiszolt közeli résszel II/a, b, c: két különböző törésmutatójú lencséből összetett, beillesztett közeli résszel A prizma hatás a közeli és távoli rész között: ΔD = d * D Ahol
ΔD a prizmadioptria D a lencse távoli részének törőereje d a lencse kérdéses helyének az optikai középponttól mért távolsága (decentráltsága)
Az I/a, II/a, II/b és II/c típusú szemüveglencse távoli és közeli részének a választóvonal mentén fellépő prizmás hatása (D a lencse dioptriája, ΔD a prizmadioptria a hely függvényében)
_________ ametropia
------- Hypermetropia
I/a, a legjobb
II/b
II/a
II/c
A szemüveglencse hatása a ferdén beeső sugárnyalábokra A punctualis (punktál) lencse Z’ a szem forgáspontja Z szemüveglencse nélkül itt találkoznának a ferdén beeső sugarak Tf az elméletileg ideális törőfelület
i a szem elfordulásának szöge Hü a reális lencse
A lencsére ferdén eső sugárnyalábok leképezése asztigmiás. Kompenzálás: pontszerűen leképező („punktal”) lencse.
A meniszkusz alakú lencsének közelítően a szem forgáspontja köré írt gömb alakú törő felületének kell lenni. Ezt csak közelítőleg lehet elérni a lencse vastagsága és törőereje miatt. A különböző törőerejű lencsék más és más hajlású kagylóformát kapnak.
A punktál lencse A punktál lencse asztigmatizmustól mentes, pontszerű leképezést ad. A pontszerű leképezés feltétele: A Tschering görbén legyen a lencse D és D1 jellemzője. A Tschering görbe felső szakasza a Wollaston formára (erősen áthajlított), míg a felső szakasz az Ostwald formára (enyhén áthajlított) vonatkozik. Alkalmazhatjuk a lencsére vonatkozó formulát: D = D1 + D2
ahol
D a szemüveg lencse törőereje D1 a tárgyoldali felület törőereje D2 a képoldali (szem felőli) felület törőereje (csúcs törőerő)
A szemüveget viselők látásának perspektívája a) Myopia b) Hypermetropia
A centrális projekció centruma: -Mozdulatlan szem-állásnál a pupilla a centrum. Indirekt látás: nagyrészt a perifériával látunk. -A szem forgatásakor a szem forgásközéppontja a centrum. Direkt látás: mindent a foveolával látunk.
A szemüveggel korrigált myopiás szem ugyanazt a tárgyat kisebbnek, a hypermetropiás nagyobbnak látja. A myopiásnak kisebb, a hypermetropiásnak nagyobb szemmozgásra van szüksége.
A multifokális (progresszív) lencsék
Alapgondolat
Követelmények: •Az egyes tisztánlátást biztosító zónák (távoli, köztes, közeli) lehető legszélesebbre történő készítése •A foveális látás tökéletes biztosítása •Az extrafoveális látás tökéletes biztosítása •A binokuláris látás tökéletes biztosítása •A viselés során a fej- és a testtartás a lehető legjobban közelítse meg a természetes állapotot •A két szemüveg lencse egymásnak horizontálisan megfelelő pontjai azonos leképezési tulajdonságokkal rendelkezzenek
A binokuláris látás irányvonalai
A konvergencia szöge a különböző magasságokban más és más
A multifokális lencsék kialakítása
Az O optikai tengely a konvergencia módosulása közben halad a vízszintes irányú távolponttól (OL) a lefelé irányuló közelpont (PL) felé, miközben a törőerő fokozatosan növekszik.
A progresszív lencsékkel szembeni páciens-követelmények.
Figyelembe kell venni
•A páciens presbyopiájának fokát •A páciens szokásait, munkakörülményeit •A páciens látás-komfort igényét •A páciens együttműködési készségét
A progresszív lencsék felületének kialakítása
A multifokális szemüveglencsék eleinte úgy készültek, hogy a konvex (progresszív) felületük metszete felülről lefelé haladva csökkenő sugarú szférikus kör-metszetek egymásba építésével készült.
A progresszív lencsék felületének kialakítása
Ma már inkább aszférikus kialakítást alkalmaznak: a lencse konvex (progresszív) felületének metszete felülről lefelé haladva először ellipszisként, körként, majd parabolaként, végül hyperbolaként jellemezhető görbék egymásba építéseként fogható fel.
A progresszív lencsék felületének kialakítása
Ma az addició mértékétől függően kétféle felületkialakítást alkalmaznak. A „hard design” a nagyobb, míg a „soft design” a kisebb addicióknál alkalmazható előnyösen. A hard design esetén a széli torzítási zóna csak a távoli korrekciós zóna legalját éri el, míg a soft design esetén a széli torzítás zónái nagyobb mértékben benyúlnak a távoli korrekciós zónába
Szemüveglencsék hatása
A progresszív lencsék keretezése; a lencse illesztése A kiválasztott keretet be kell állítani az arc és a fül méreteinek megfelelően. Majd biztosítani kell az alábbi paramétereket:
A megfelelő paraméterek: Keret sík-szaruhártya távolság: 12 – 15 mm (Gullstrand szerint) Imre-döntés 8 – 12 fok Keret kaliberszöge: 0 – 15 fok
A progresszív lencsék keretezése; a lencse illesztése
Meg kell határozni
a monokuláris pupilla távolságot
És a pupilla magasságát a kerethez képest
A progresszív lencsék keretezése; a monokuláris pupilla távolság meghatározása
Monokuláris PD mérő műszer (pupillométer)
A monokuláis PD-t a Victorin-módszerrel ellenőrizzük
A progresszív lencsék keretezése; a lencse illesztése A kerettel szállított demo-lencsére feljelölő filctollal berajzoljuk a pupillák középpontját az előzőek szerint meghatározott magasságban és a monokuláris PD-nek megfelelően.
A progresszív lencsék keretezése; a lencse illesztése
A lencse középpontja nem térhet el 1.5 mm-nél jobban a pupilla középpontjától
Tükörpróba az olvasórész magasságának ellenőrzésére A vizsgált személy a tükrön bejelölt jelzőkört figyelje.
Helyes szemüveg illesztés esetén a jelző kört az optikus száján, szimmetrikus helyzetben találja.
A kontaktlencsék
A kontaktlencsék elterjedtsége A becslések szerint világszerte 125 millió ember használ kontaktlencsét, ebből 28-38 millió az Egyesült Államokban és 13 millió Japánban. A kontaktlencse előnyei: • • • • •
Sokan gondolják úgy, hogy kontaktlencsével vonzóbbak, mint szemüvegben. Csapadékos időjárás esetén is jobban látunk, nem párásodik be. Nagyobb látószöget biztosít. Sok sporttevékenység közben kényelmesebb a kontaktlencse, mint a szemüveg. Keratoconus (a szaruhártya elvékonyodása és kidomborodása, előredomborodása, felületi hibák) esetén kontaktlencsével kompenzálható az alakhiba. • Aiseikonia (a két szem ideghártyáján különböző méretű kép megjelenése) szemüveggel nem javítható tökéletesen, kontaktlencsével jobban.
Kontaktlencse sematikus rajza nd a kontaktlencse törésmutatója (Ha üveg:1.496) nfe a folyadéklencse törésmutatója (1.337) nc a cornea törésmutatója (1.376)
ncs a csarnokvíz törésmutatója (1.336)
Legyen r2 > rc (viselhetőség!) Dcü = D1 + D2 – (d/nd) D1 D2 Ahol
Dcü a contaktlencse törőereje D1 az elülső felület törőereje D2 a hátsó felület törőereje
A kontaktlencse elve
a) Konvex b) Konkáv
A kontaktlencse és a szemüveglencse hatása a retina képnagyságára különböző ametrópiák esetén
A kontaktlencse és a szemüveglencse hatása a retina képnagyságára aphakia esetén
Kontaktlencse rendeléshez szükséges adatok •
Egy kontaktlencséről szóló recept a következő adatokat tartalmazhatja:
Anyag (pl. oxigénáteresztés/áteresztés (Dk/l, Dk/t), víztartalom, arányszám) Bázisgörbület (BC, BCR) Átmérő (D, OAD) Dioptria erőssége (Szferikus, Cilinderes, és/vagy olvasószemüveg) Cilinder tengelye Középponti vastagság (CT) Márka
A kontaktlencse története •
•
Gyakorta Leonardo da Vincit nevezik meg a kontaktlencse alapvető működéséi elvének feltárójaként. „A szem kódexe” című, 1508-ban készült művében René Descartes 1636-ban új ötlettel állt elő, eszerint egy folyadékkal töltött üvegtubust helyeztek volna egyenesen a szaruhártyára.
•
•
•
•
1801-ben egy Thomas Young nevű kutató a szemműködést vizsgáló kutatása során kifejlesztett egy folyadékkal töltött „kelyhet”, amit a kontaktlencsék előfutárának tekinthetünk. Sir John Herschel az Encyclopedia Metropolitana 1845-ös kiadásának egyik lábjegyzetében két megoldást kínál a látáskorrekcióra: az első egy „gömbölyű, állati kocsonyával töltött üvegkapszula” a másik a „szaruhártya lenyomata” amit „valamiféle átlátszó kötőanyag”-ra kellene rányomni. 1887-ben a német fiziológus, Adolf Eugen Fick megalkotta és fel is helyezte az első pár valódi kontaktlencsét. Fick lencséje nagy volt, ormótlan és csak néhány óráig lehetett egyfolytában hordani. A németországi Kielből származó August Müller saját erős rövidlátását egy fújtüveg lencsével korrigálta amit saját gyárában készített 1888-ban.
A kontaktlencse története •
•
• •
•
Az 1930-as évekbenkifejlesztették a polimetil metakrilátot (PMMA vagy Perspex/Plexiglas) ami által először vált lehetővé a műanyag kontaktlencsék gyártása. Az első, sokkal kényelmesebb és könnyebb műanyag lencséket egy optometrista, William Feinbloom gyártotta 1936-ban. Azonban ezek a lencsék tulajdonképpen még üveg és műanyag ötvözésével készültek. Az 1950-es években kifejlesztették az első „szaruhártya lencséket” - ezek kisebbek voltak, mint az eddigi lencsék és inkább csak a szaruhártyát fedték le. A PMMA szaruhártya lencsék a 60-as években széles körben elterjedtek. Ezeket „kemény” kontaktlencsének nevezték.Csak egy súlyos hibája volt a PMMA lencséknek: nem eresztették át az oxigént. A „merev légáteresztő” vagy „RGP” polimer anyagok vagy lencséket „merev” lencsének nevezték. Otto Wichterle 1959-ben publikálta a „Hidrofil gélek biológiai használata” c. munkáját a Nature című újságban. Ennek hatására dobták piacra az első lágy (hidrogél) lencséket egyes országokban a 60-as években, és fejlesztette ki a „Soflens” nevű anyagot az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerintézete (FDA) 1971-ben. Az 1999-es év fontos fejlesztése volt a „szilikonhidrogélek” megjelenése a piacon. Ezek az anyagok ötvözték a szilikonok előnyeit, vagyis a hihetetlenül magas oxigénáteresztőképességet, azoknak a hagyományos hidrogéleknek a kényelmével és eredményességével, amit az elmúlt 30 évben használtak. Ezeket a lencséket eredetileg elsősorban egész napi viselésre szánták, ám végül mégis főleg nappali hordásra vezették be őket.
Kontaktlencse típusok Funkciójuk szerint • • •
Korrekciós kontaktlencse – A korrekciós kontaktlencse a látásélesség javítására szolgál. Kozmetikai kontaktlencse – A kozmetikai lencse a szem kinézetét változtatja meg. Gyógyászati kontaktlencse – A lágy lencséket sokszor használják a szem nem fénytöréssel kapcsolatos betegségeinek gyógyítására is. A védőlencse megvédi a szemet a szemhéj pislogás közbeni folyamatos dörzsölésétől, és ezzel elősegíti a szaruhártya esetleges hámsérüléseinek gyógyulását. Az olyan problémák kezelésére is használják, mint a dudoros szaruhártyafelszín (bullous keropathy), a szárazszeműség, a szaruhártya kopása, gyulladása, vizenyőssége, a szaruhártyafekély, a descemetocele (a szaruhártya belső felszínének kidomborodása), a szaruhártya kitágulása (corneal ectasia), a Mooren-féle fekély, a szaruhártya elülső sejtjeinek működési zavara (anterior corneal dystrophy) és az idegsejteket is érintő kötő- és szaruhártyagyulladás (neurotrophic keratoconjunctivis). Olyan kontaktlencséket is kifejlesztettek, amik képesek bizonyos gyógyszereket megkötni majd lassan a szembe szivárogtatni.
Kontaktlencse típusok Alkotóelemek szerint
• • •
Az első kontaktlencsék üvegből készültek, ezért irritálták a szemet, és lehetetlen volt hosszabb időn keresztül hordani őket. A PMMA lencséket hívjuk ma kemény lencséknek. Az „RGP” anyagú lencséket nevezzük „merev légáteresztő” lencséknek. A merev lencséknek vannak bizonyos egyedi előnyei. Ugyanis ez a lencse tulajdonképpen a természetes formájú szaruhártyát helyettesíti egy új fénytörő felülettel. Ez azt jelenti, hogy az általános merev lencsék (ezeket szférikusnak hívjuk, a szférikus kontaktlencsék a szem minden síkjában egyforma görbületet és törőerőt mutatnak) képesek az asztigmiában vagy keratokónuszban szenvedő, vagy nem megfelelő görbületű szaruhártyával rendelkező betegeknek is viszonylagos éleslátást biztosítani a szaruhártya felszín „kisimításával”.
•
Létezik néhány merev/lágy kontaktlencse hibrid. Egyik lehetséges technika, hogy a két lencsét egymásra tesszük, mégpedig a kisebb merev lencsét egy nagyobb lágyra. Ezt az eljárást olyan klinikai esetekben használják, ahol egy lencse nem képes biztosítani a megfelelő látásélességet vagy kényelmet, esetleg nem helyezhető fel a szaruhártya felszínére kielégítően.
•
A szilikon hidrogélek rendelkeznek mind a szilikon rendkívül magas oxigénáteresztőképességével, mind a hidrogélek jobb klinikai eredményeivel és kényelmével.
Kontaktlencse típusok A használat időtartama szerint • •
Az egynapos lencsét alvás előtt kell eltávolítani.
A meghosszabbított viselésre (EW) alkalmas lencséket több, általában 6, egymást követő éjszakán át is folyamatosan fönn lehet hagyni. Az EW lencséket a kiszabott idő után általában el kell dobni. • A modernebb anyagokból, mint például a szilikon hidrogélekből készült lencséket akár 30 egymást követő napon lehet éjjel-nappal hordani; ezeket a hosszabb távú használatra kifejlesztett lencséket gyakran hívjuk folyamatosan viselhetőnek (CW). A hosszabban viselhető lencséket használók nagyobb valószínűséggel kapnak szaruhártya fertőzést vagy fekélyt, elsősorban a lencsék nem megfelelő kezelése és tisztítása, a könnyfilm változásai és a megtelepedett baktériumok miatt. A szaruhártyai érképződés (neovascularizatio) is gyakori probléma ezeknél a betegeknél, de a legelterjedtebb szövődmény mégis a kötőhártya-gyulladás, azon belül is a mikroszkopikus bolyhok képződésével járó kötőhártya-gyulladás (GPC), amit a rosszul illeszkedő lencse válthat ki.
Kontaktlencse típusok Forma szerint A szférikus lencsének mind a belső, mind a külső optikai felszíne is egy gömb szeletét formázza. A tórikus lencsének egyik, vagy mindkét optikai felszíne cilinderes, és általában szférikus is. Azok a rövid- vagy távollátók, akiknek asztigmiájuk is van, és emiatt nem javasolt számukra a hagyományos lencse viselése, esetenként hordhatnak tórikus lencsét. Ha az asztigmia csak az egyik szemen jelentkezik, akkor lehetséges, hogy a páciens egyik szemére tórikus, a másikra szférikus lencsét írnak fel. A tórikus lencséknek van felső és alsó részük, vagyis nem központosan szimmetrikusak, ezért nem szabad elforgatni őket. Ezeket a lencséket úgy kell elkészíteni, hogy a szemmozgástól függetlenül mindig helyesen álljanak. Ezért a lencséket sokszor az alsó részükön súlyozzák, hogy akkor is helyesen álljon, ha a páciens pislog, vagy vékony csíkocskákkal megjelölik, hogy használója tudja, hogy hogyan kell megfelelően felhelyezni őket.
Kontaktlencse típusok A fókuszpontok száma szerint
A szemüveghez hasonlóan a kontaktlencsék közt is van olyan, amelyik egy fókuszponttal rendelkezik, és van, amelyik többel. Az öregszeműség korrigálására majdnem mindig több fókuszpontú lencséket használnak. Egyfókuszú lencsével is megoldható a probléma abban az esetben, ha az egyik szemet a közellátásra, a másikat a távoli éleslátásra korrigáljuk. Ez az eljárás az ún. monovision, azaz egyszemes éleslátási eljárás. Az egyik szemen az egyfókuszú lencse a távolra való éleslátást, a másikon egy másik fénytörésű lencse a közelre látást biztosítja. Emellett persze viselhetünk a távolra való éleslátáshoz mindkét szemen távoli korrekciót biztosító kontaktlencsét, a közelre való éleslátáshoz pedig olvasószemüveget. A többfókuszú lencséket nehezebb előállítani, és felhelyezésük is több rutint kíván. Az összes bifokális kontaktlencse „egyidejű látás”-t biztosít, mivel a távolra és közelre látás hibáit egyidejűleg küszöböli ki, a szem állásától függetlenül. Általában olyan lencséket gyártanak, amelyik középen korrigálja a távolra és a széleken a közelre láttást, de van olyan is, ami pont fordítva működik. A merev légáteresztő lencsékbe általában alulra illesztenek be egy kis lencsét, hogy közelre is lássunk vele: mikor ugyanis lefelé tekintünk hogy olvassunk, ez a kis lencse kerül a fénysugár útjába.
Kontaktlencse típusok
Beültetett kontaktlencse A szem belsejébe helyezett, vagyis beültethető kontaktlencsék olyan speciális, kicsi lencsék, amiket műtét útján ültetnek be a szem hátsó csarnokába, a szivárványhártya mögé, de a szemlencse elé, hogy az erősebb fénytörési hibákat kijavítsák.
A lágy kontaktlencsék gyártási technológiái
Minden lágy kontaktlencse valamilyen polimerből és vízből áll. A Q víztartalmat %-ban szokták megadni: Q = (nedves súly – száraz súly) / nedves súly A „Dk/t” - vel jellemezhető oxigén áteresztő képesség
A lágy kontaktlencsék gyártási technológiái A centrifugális öntés (Spincast) A legrégebbi gyártási technológia Előnyei: - Tömeggyártás lehetősége - Olcsó - Finomabb külső és belső felület, mint esztergálásnál Hátrányai: - Gyengébb az optikai minőség, mint a többi technológiánál (szabálytalan belső felület). - Szűkebb paraméter választék - Vizben rosszabb centrálódás a szemen
- Csak alacsony víztartalmú lágy lencsékhez alkalmas
A lágy kontaktlencsék gyártási technológiái Esztergályozási technológia • CNC automatával és automata polirozó gépekkel készülnek. • Ez a legdrágább technológia. • A receptura gyártásban alkalmazzák.
Előnyei: • Gyakorlatilag bármilyen paraméter megrendelhető recepturaként. • Optikailag kiváló • Jól centrálódik a szemen • Nagy víztartalmú és nagy Dk/t oxigén áteresztésű lencse is előállítható •Tórikus alakkal is készülhet.
•Bifokális és multifkális is lehet. •Változatlan minőségben reprodukálható. Hátrányai: -
Magas ár Időigényes előállítás Hosszú szállítási idő A hátsó felszín minősége a polirozástól függ.
A lágy kontaktlencsék gyártási technológiái
Az esztergályozási technológia
Az esztergályozási technológia hátrányai: - Magas ár - Időigényes előállítás - Hosszú szállítási idő - A hátsó felszín minősége a polirozástól függ. A polírozás mentes automata esztergálási technológia Polirozás mentes automata esztergák
A lágy kontaktlencsék gyártási technológiái Formába öntés vagy préselés - 1995 óta terjed - az eldobható lencsék gyártástechnológiája Előnyök: - Tömeggyártás lehetősége
- Kiváló minőség - A legfinomabb felületek - Változatlan minőségben reprodukálható
Hátrányok: - Tömeggyártásban csak a leggyakoribb formákat érdemes gyártani. - Eldobható, és interneten beszerezhető – elmarad a rendszeres kontrol – Nől a komplikációk veszélye.
A beültethető (intraocularis) szemlencsék
Alapfogalmak •
Az intraokuláris lencse (intraocular lens, IOL) tulajdonképpen egy szembe ültethető lencse, melyet többnyire az eredeti szemlencse (crystalline lens) helyett ültetnek be.
•
Maga a ‘lencse’ egy kis műanyag lencséből áll és egy oldalsó kampóból, melynek neve „haptic” és melynek szerepe, hogy a szembe ültetve a lencsét a helyén tartsa (ha nem a lencsetokba ültetik, akkor az ínhártyához vagy az íriszhez kapcsozzák).
•
A beültetés oka általában: – a szürkehályog miatti látásromlás – orvosi beavatkozásként javítani akarják a szem optikai tujdonságát nagyfokú rövidlátás esetén. – 1999 óta használnak intraokuláris lencséket rövidlátás (myopia), távollátás (hyperopia) és szemtengelyferdülés (astigmatia) korrigálására. Ezeket az IOLeket PIOL-nek (phakic intraocular lens) hívják. Ennél az eljárásnál az eredeti szemlencsét nem távolítják el.
•
Anyaga
•
Anyaga: – Régebb az IOL egy rugalmatlan anyagból (PMMA) készült. – Ma: szilikonok – Ma: akrilátok
•
Alakja: - A legtöbb IOL napjainkban fix fókuszú monofokális lencse. - A technika fejlődésével lehetővé vált multifokális lencse beültetése is, mely képes több fókusztávot is megvalósítani. - Az adaptíve IOL már képes korlátozottan akkomodálódni.
Az IOL története •
• •
•
•
1949. november 29-én, Sir Harold Ridley volt az első, aki sikeresen ültetett be szemlencsét a Szent Tamás Kórházban, Londonban. Ezt az első intraokuláris lencsét a Rayner vállalat gyártotta Brightonban. Az első lencsék üvegből készültek, nehezek voltak és hajlamosak a besötétülésre az Nd:YAG lézerrel végzett kapszulotómia alatt. A polimetil-metakrilát (PMMA) volt az első anyag, melyet sikerrel alkalmaztak intraokuláris lencse anyagának. Műanyag alapú lencséket később kezdtek el használni, miután megfigyelték, hogy a második világháborúban résztvevő pilótáknak, akiknek a szélvédő darabjai a szemükbe ment, ez a darab nyugodtan marad a szemben, nem volt kilökődés. Az intraokuláris lencse alkalmazása nem talált széles körű alkalmazásra egészen az 1970-es évekig, amikor további fejlesztéseket alkalmaztak a lencséken és a műtéti eljáráson is. Napjainkban, az Egyesült Államokban több mint 1 millió IOL beültetést hajtanak végre évente.
Az IOL története •
•
A technológia fejlődésével lehetővé vált a szilikonok és az akrilátfélék alkalmazása. Mind két anyag puha és hajlékony szervetlen anyag. Ez lehetővé teszi a lencse behelyezés előtti összehajtást, így kisebb bemetszés is elégséges a beültetéskor. A PMMA és akrilát lencséket ugyancsak használhatják kis bemetszéssel, valamint azoknál a betegeknél, akik uveitise van, cukorbetegség okozta retinopátiaja van, vagy érzékenyek a szilikonolajra és a kilökődés veszélye
.
nagyobb. Az akrilát lencsék magas előállítási áruk miatt nem mindig jelentenek ideális választást. A legújabb intraokluláris lencsék már négyzetes tartóban vannak, nem világít az anyaghatáron, és sárga festéket adtak az IOL-hez.
Az IOL története
• • •
•
2003-ban, az USA-ban az Élelmiszer és Gyógyszer Ellenőrzési Hatóság új kategóriájú intraokuláris lencsét engedélyezett, a Crystalens lencsét. A lencse képes változtatni a pozícióját a sugárizmok segítségével, így lehetővé teszi a természetes fókuszkövetést. A Crystalens lencse egy 360 fokban négyzetes szélű lencse, olyan beépítő pántokkal, melyek engedik a lencse helyváltoztatását, közeli, közepes, és távoli fókuszpozícióra, hasonlóan, mint az igazi szemlencse. 2006-ban, a Five-O nevű lencsét újratervezték, hogy megőrizze a fókuszálási képességét, de ugyanakkor jobb optikai ereje és nagyobb stabilitása legyen. A Crystalens lencse használata továbbra is megtartotta azt az előnyt, hogy az általános hályog eltávolítási és beültetési műtét alatt, elég volt kis bemetszést ejteni a szemen. Továbbá kisebb az esélye a fényesedésnek, homályosságnak, és éjszakai látási problémáknak, mivel a multifokális lencsékkel ellentétben a Crystalens lencsének egy fókuszpontja van, ezért csakis egy, azaz 1 darab képet projekttál a retinára, és nem szórja szét az oldalsó sugarakat, mint a multifokális lencsék.
Egyéb IOL-ek •
Blue Light Filtering IOL-ek a plusz bevonatuknak köszönhetően szűrik az UV és nagy energiatartalmú fényeket, melyek az esetek nagy többségében látáskárosodást okozhatnak.
•
Toric IOL-ek (1998), melyek korrigálják a szemtengelyferdülést.
•
A PMMA lencséket mai napig széles körben használják Ázsia és Afrika nagy részén, mert ára és sebészeti paraméterei még mindig közkedvelté teszik. További fejlesztések lehetővé tették a szilikon-akrilát használatát, mely meglehetősen puha anyag, és ez még kisebb metszést igényel, mivel a lencse jobban összehajtható. Az akrilát lencse is összehajtható és abban az esetben indokolt a használata, ha a páciensnek volt uveitise vagy nagy a valószínűsége a retina leválásának. Amennyiben az előbb felsorolt veszélyek nincsenek, nem érdemes akrilát lencsét választani igen magas ára miatt.
•
Napjainkban az amerikai Élelmiszer és Gyógyszer Ellenőrzési Hivatal jóváhagyta a multifokális lencsék beültetését, habár az amerikai biztosítók többsége nem fedezi a multifokális lencséket, melynek költsége minimálisan 1500 dollár / szem.
Az aphakiás szembe ültetett műanyag lencse
Szembe beültethető műanyag lencse
A beültetés
• • •
•
Az eljárás végrehajtható helyi érzéstelenítéssel, miközben a páciens ébren van a műtét alatt. A rugalmas IOL alkalmazásával lehetővé vált, hogy kis bemetszéssel is el tudják helyezni a lencsét a szemben. A megkeményedett lencse eltávolításában is történtek változások. Manapság az eredeti lencsét ultrahanggal szétzúzzák, és így könnyen ki tudják szedni. Ezen eljárás a phacoemulsificatio. Ezáltal elkerülhetőek a nagyobb hegek, öltések. Az eljárás egy gyakorlott szemésznek nem tart tovább 30 percnél. A felépülési idő 2-3 hét. A műtét után az alanynak óvakodnia kell a megterhelő gyakorlatoktól vagy bármin mástól, ami jelentősen megnöveli a vérnyomást. Valamint hónapokig rendszeresen látogatnia kell a szemészorvosát, hogy az nyomon tudja követni az implantátum esetleges változásait.
Kockázati tényezők •
Az IOL implantátum kockázatai – – – – –
A műtéttel járó kockázatok, mint a fertőzés veszélye A lencse meglazulása, elfordulása A lencse környezetének begyulladása Éjszakai homályosság stb. Hiába csökkenti az IOL a páciensek szemüvegtől való függőségét, mégis használniuk kell olvasáshoz vagy vezetéshez, mivel az IOL nem képes akkomodálni, így 2-3 dioptriát vagy közelre vagy távolra korrigálni kell így is. – Hátránya, hogy a szem fókuszváltoztatási (akkomodációs) képessége lecsökken, vagy megszűnik. Ez attól függ, hogy milyen típusú IOL került beültetésre.
•
Az IOL előnyei – Lehetővé teszi, egy esetleges LASIK műtét elvégzését, ami csakis olyan pácienseknél hajtható végre, akik nem rendelkeznek igen nagy mértékű látáshibával. – Egy megfelelőképpen beültetett IOL garantálja, hogy a páciensnek nem lesz szüksége szemüvegre, vagy kontaktlencsére. – Mivel az eredeti szemlencsét eltávolították, ezért nem lép fel a hályogosodás (néha előfordul a beültetett IOL és a tok között utóhályogosodás, de ezt lézeres kezeléssel könnyedén tudják gyógyítani).
Az intraocularis lencsék gyártástechnológiája A magyar MEDICONTUR gyárban 1993-ban alkalamazott eljárás ismertetése. Az eljárást a 80-as években az Egyesült Államokban szabadalmaztatták, majd a szabadalmat megvette egy német cég, amely 4 évvel később eladta a MEDICONTUR-nak. Csak a technológiai adatokat adták át, a műszaki hátteret, az elméleti tudást nem. A gyár kapacitása 30 000 db/év. A magyarországi felhasználás15 000 db/év. A Szemészeti Klinikán a lencsék ára 10 000 Ft/db (1993-ban).
Az intraocularis lencsék gyártástechnológiája • • • • • • • • • •
Kiinduló anyag: 14 mm átmérőjű PMMA rúd Darabolás Felragasztás esztergáláshoz olvadt méhviasszal Esztergálás (6 durva + 1 simító fokozat) Ultrahangos tisztítás miranollal Kézi törlés fültisztító pálcikával Desztvizes mosás Szárítás Vizuális ellenőrzés (mindendarabos) Előpolírozás. Polírfolyadék: desztvíz+csapvíz (kell egy kis vízkeménység!) Polírpaszta: aluminium oxid, 0.1 μm szemcsenagysággal Polír gyöngy (PMMA gyögy, kb 0.6 mm átmérő, tojás alakú, csapvíz és glicerin keverékével való bedolgozás után polír por felvitelével) 42 ford/perc 8 óra „Turbulában”
Az intraocularis lencsék gyártástechnológiája • •
•
•
A turbula 1 literes edény, amelybe 1 kg bedolgozott gyöngy kerül, + 360 gr polírfolyadék + 120 db nyers lencse + 120 db selejt lencse Polírozás 62 ford/perc 12 óra Turbulában Utó polírozás 20 ford/perc min 12 óra (ha 72 óra alatt nem lesz jó a minőség, akkor már selejt!) Turbulában Utópolír gyönggyel (frissen elkészítve) Ellenőrzés Mindendarabos Vizuális ellenőrzés + mikroszkópos mérés Nincs automatizálva
A lupe (okulár, képnagyító)
A lupe (okulár, képnagyító) • A lupe a legegyszerűbb optikai rendszer; egyik eleme maga az emberi szem. • A lupe minden vizuális alkalmazású optikai műszerben megtalálható. • A lupe látószög nagyító eszköz.
Az azonos látószögben látott tárgyakat azonos nagyságúnak látjuk,mivel a retinán azonos nagyságú kép jelenik meg róluk. A közeli tárgyakat viszonylag nagynak, a távoliakat viszont kicsinek látjuk.
Ha egy kicsi tárgyat nagyobbnak akarunk látni, közelebb visszük a szemünkhöz, és így nagyobb látószögben látjuk
A k közelpont távolsága a szemtől
6 éves korban 10 cm 10 éves korban 20 éves korban 40 éves korban cm 50 éves korban 70 éves korban
12 cm 16 cm 25 ~ 50 100 cm 150 cm
„Nem elég hosszú a kezünk...”
A lupe optikai működési elve
A lupe a közeli (fókusztávolságán belüli) tárgyról egyenes állású, virtuális, nagyított képet alkot. Ez a kép távolabb keletkezik a szemtől, mint ahol a tárgy van.
A lupe-nagyítás közelítő meghatározása N ~ 250 / f Az N nagyítás definiciója: N=K/T=k/t Mivel t~f És k ~ 250mm Ezért N~ 250/f Ahol k ~ 250 mm a tisztalátás távolsága Tehát közelítőleg N = 250 / f
Az emmetróp (hibátlan törőerejű) szem a végtelen távoli tárgy szemlélésekor ellazul (pihen). A lupe segít elérni ezt az állapotot közeli tárgy esetén is.
A tárgyat végtelen távolinak látjuk, ha t=f
A távollátó szem
A távollátó szem törőereje nem elég nagy ahoz, hogy a síkhullám frontokat a retinán egyesítse. Összetartó nyalábokat kell számára biztosítani, hogy erőlködés (akkomodáció) nékül is élesen lásson.
A rövidlátó (közellátó) szem
A közellátó szem törőereje túlságosan nagy ahhoz, hogy a síkhullám frontokat a retinán egyesítse. Szét tartó nyalábokat kell számára biztosítani, hogy erőlködés nélkül is élesen lásson.
A lupe segítségével mindkét probléma szemüveg alkalmazása nélkül is megoldható. A lupe távolságát a szemhez képest úgy kell megválasztani, hogy +/- 6 dioptrián belül kompenzálni tudja a szem törőerejének hibáit. A lupe helyét egyszerű esetben dioptriában határozhatjuk meg. (szemüveg-optika) A dioptria (törőerő) definiciója: D = 1/f, ahol f az okulár fókusztávolsága m-ben A vergencia definiciója: DT = 1/s, a tárgy vergencia, ahol s a tárgy távolság m-ben DK = 1/s’, a kép vergencia, ahol s’ a kép távolság m-ben A lencse-törvény a vergenciákkal kifejezve: D = DT + DK
A lupe + 6 dioptriás szemüveg lencsét helyettesíthet távollátó szem esetén Határozzuk meg az s tárgy távolságot! Mivel D = DT + DK És azt akarjuk, hogy DK = + 6 dioptria legyen, Ezért D = DT + 6 Innen DT = D – 6 És s = 1 / DT azaz s= 1 / D - 6
A lupe - 6 dioptriás szemüveg lencsét helyettesíthet közellátó szem esetén Határozzuk meg az s tárgy távolságot! Mivel D = DT + DK És azt akarjuk, hogy DK = - 6 dioptria legyen, Ezért D = DT - 6 Innen DT = D + 6 És s = 1/DT azaz s=1/D+6
Példa Milyen beállítási tartományt kell biztosítani egy 5 x nagyítású okulár részére, ha +/- 6 dioptria beállítást akarunk megvalósítani? Az okulár fókusza: Távollátó szemnél
f = 250 / N = 50 mm = 0.05 m DT = D – 6 ahol D = 1 / 0.05 m = 20 dioptria Ezért DT = 20 – 6 = 14 És innen s = 1/DT = 1/14 = 0.071 m = 71 mm Közellátó szemnél DT = D + 6 ahol D = 1 / 0.05 m = 20 dioptria Ezért DT = 20 + 6 = 26 És innen s = 1/DT = 1/26 = 0.039 m = 39 mm Tehát az okulár helyzetét 39...71 mm tartományban kell tudni állítani.
A védő szemüvegek
Hegesztő védőszemüveg
A hegesztő védőszemüvegek transzmissziós görbéi
Kőtörő szemüveg
Napszemüvegek Napszemüveg
- dioptria nélkül - dioptriás Napszemüveg
- színezett - színtelen, csak UV védelemmel - (UV) fényre sötétedő
Polarizációs szemüvegek - Horgászoknak - Gépkocsi vezetőknek esős időben
A csökkentlátók optikai segédeszközei
A Kepler-távcső rendszerű összetett lupe Ékszerészek, szemész orvosok és kozmetikusok használják.
A távcsőszerűen felépített optikai segédeszközök kilépő pupillájának helye
a) Kepler-féle távcső b) Gallilei-féle távcső
Egyetlen lencséből álló afokális rendszerű távcsövek
Az elülső és a hátulsó törőfelület egy-egy gyűjtőhatású lencsét helyettesít. Így Newtontávcsőként működik a lencse.
Az elülső törőfelület gyüjtő-, a hátulsó törőfelület szórólencseként működik. Igy színházi távcsőként működik a lencse.
Zeiss-féle távcső-szemüveg
Egy nagylátószögű gyűjtőlencserendszer a távcső objektívje, és egy szórólencse rendszer az okulárja. Színházi távcső elv alapján műlödik.
Visolett vagy bélyeg-lupe
A szemvizsgálat eszközei
A próba-keret
A szemtávolság mérő léc
UJDONSÁGOK
Dioptria váltó szemüveg • Amerikai optikusok a lapos képernyő és a hagyományos szemüveg technológiáját kombinálva folyadékkristályos bifokális szemüveget készítettek. A folyadékkristály-réteg Fresnel rendszerű síklencseként működik, amelynek fókusztávolsága a körkörös elektródákra adott feszültséggel pillanat alatt átkapcsolható. • A Fresnel rendszerű, szokásos síklencséknél koncentrikus kör alakban barázdákat csiszolnak az üvegbe, amely ettől a konvencionális lencsékhez hasonlóan fókuszálja a fényt. A most bemutatott, "dinamikus" lencsében két üvegréteg között 5 mikronnyi folyadékkristály található, míg az üveg felületére átlátszó, körkörös elektródákat gőzölnek. Ezek aktiválásával a folyadékkristály Fresnel-lencse alakú gyűrűkbe rendezhető és fókuszálja a lencsén áthaladó fényt.
Források: 1. Dr. Vörösmarthy Dániel: A szem optikája, Medicina, 1974 2. Patócs, Vajay, Hargitai: Szemüvegek,Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1965 3. Szilas László: A látszerész, Szemüvegek,Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1976
4. Szebeni Géza: Kontaktológia, Intercont Optika Kft., 2004. 5. Sigmond István: Gyakorlati tapasztalatok a különböző multifokális szemüveglencsék viselhetőségéről, Diploma munka, 2011 6. Dr. Wenzel Klára: Színtan, Egyetemi előadások, MOGI Tanszék Honlapja, 2010
VÉGE
