CC BY
65
ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРСИИ СТЕКОЛ НА ОПРЕДЕЛЕНИЕ КЛИНИЧЕСКОЙ РЕФРАКЦИИ ГЛАЗА М.В. Погумирский, Е.К. Пруненко
В работе рассматривается влияние дисперсии стекол в линзах пробного набора и материалах, используемых для изготовления очков. На примере цветных стекол показано, что спектральные характеристики влияют на изменение клинической рефракции глаза при измерении на авторефрактометре.
Введение
Основное исследование органа зрения для назначения средств коррекции - это исследование рефракции каждого глаза. Существует три вида клинической рефракции: эмметропия, гиперметропия и миопия, под которой подразумевается степень соразмерности длины фокуса и длины переднезадней оси конкретного глаза.
В клинической практике применяют два метода определения клинической рефракции - субъективный и объективный. Объективный способ определения рефракции не требует активного участия пациента, в то время как для субъективного метода требуется активное участие пациентов. К объективным методам относятся рефрактометрия и скиаскопия, к субъективным - определение рефракции методом подбора корригирующих линз с помощью пробного набора. При этом считается, что клиническая рефракция исследуемого глаза равна оптической силе очкового стекла пробного набора, с которым получено наилучшее зрение [1].
Автоматический рефрактометр стал привычным прибором для оптометрического кабинета. Это исследование существенно облегчает работу врача и оптометриста, так как позволяет в короткий срок определить рефракцию с достаточной степенью точности и без использования дополнительных средств (например, циклоплегии). Однако полученные в результате авторефрактометрии данные не являются готовым рецептом на очки. Во-первых, каждый из параметров коррекции нуждается в субъективном уточнении, во-вторых, степень полноты коррекции зависит от возраста пациента, характера его деятельности, предшествующей коррекции и, возможно, других факторов [2]. Поэтому от субъективного метода в подборе очков не отказались, до сих пор используются пробные наборы. Но сегодня они изменились. Если раньше использовали двояковогнутые и двояковыпуклые линзы пробных наборов, то сегодня это линзы менисковой формы. Разработаны новые материалы, которые стали использовать в офтальмологии. Вопрос влияния дисперсии стекол актуальным, так как у пациентов возникают претензии к подобранным очкам.
Материалы, применяемые для изготовления очковых линз
По материалам, применяемым для изготовления линз пробного набора и линз скиаскопических линеек, на сегодняшний день нет никаких данных. Производителей подобного офтальмологического оборудования много. Изготовители пробных наборов не указывают материал и его показатели. Раньше для изготовления линз пробного набора использовалось стекло К8, позднее - БОК-3. Сейчас в очковой оптике используется множество стекол, как неорганических, так и органических, с различными показателями преломления и коэффициентом дисперсии. В табл. 1 приведены материалы стекол, применяемых сегодня в очковой оптике с указанием характеристик, заявляемых изготовителями стекол [3-6].
Как показывают данные таблицы, с увеличением показателя преломления коэффициент дисперсии (число Аббе) снижается, что означает более высокий уровень дисперсии света и низкое качество изображение. Низкое значение коэффициента Аббе у высокопреломляющих очковых линз приводит к хроматической аберрации. Хроматическая аберрация проявляется в окрашенности изображения, о чем свидетельствуют
данные опроса пациентов с клинической рефракцией более ±7 дптр. По мнению авторов, с этим явлением следует считаться, начиная с рефракции ±7,0 дптр.
Материал nd ne Плотность, г/см3 Коэффициент дисперсии
Неорганические стекла
Бесцветный крон 1,523 1,525 2,48 58,5
БОК-3 1,523 1,525 2,4 60
1,6/41 blank 1,600 1,604 2,63 41,2
ЛОФ-1 1,623 2,6 28
1,7/35 blank 1,700 1,705 3,21 34,4
1,7/42 blank 1,700 1,705 3,21 41,4
1,8/35 blank 1,802 1,807 3,65 34,4
1,9/31 blank 1,885 1,892 3,99 30,4
Органические стекла
CR-39 1,498 1,500 1,3 58
ORMA 1,5 1,502 1,32 58
Trivex 1,532 1,534 1,1 46
Sola Spectralite 1,537 1,540 1,2 47
PPG HIP 1,560 1,563 1,2 38
ORMEX 1,558 1,561 1,23 37
CLEX 1,56 1,560 1,19 42
Поликарбонат 1,586 1,589 1,2 30
Hoya Eyas 1,6 1,600 1,603 1,3 42
Hoya Teslalid 1,710 1,715 1,4 32
CLEX 1,67 1,667 1,35 32
Nikon 1,74 1,745 1,4 32
Таблица 1. Оптические характеристики стекол, применяемых в очковой оптике
Некоторые пациенты заметили отклонения в качестве изображения при изменении зоны поля зрения. Пациент К. (25 лет в очках с задней вершинной рефракцией -8 дптр) смотрит на черную линию на белом фоне:
• смотрит прямо на центр линии - изображение четкое;
• смотрит на линию под некоторым углом - окрашивание краев линии (слева - синий цвет, справа - красный), центр размыт (все цвета).
Пациентка К. (20 лет в очках с задней вершинной рефракцией +8 дптр) рассматривает картинку из 12 точек: центральные точки окрашены, а крайние точки четкие. Данная картина возникает в очках с показателем преломления материала линз пе=1,67 и дисперсией »е=32. С показателем преломления пе=1,558, дисперсией »е=37 центральные точки размыты, но не окрашены. Однако в очках из материала с показателем преломления пе=1,523 и дисперсией материала ие=60 отклонений в изображении картинки с точками не возникает. Это говорит о том, что на практике дисперсия приводит к появлению окрашенной каймы вокруг изображения контрастного предмета, особенно заметной на удаленных от центра предмета участках. Такое окрашивание вызвано хроматическими аберрациями линзы.
Влияние спектральных характеристик на измерения клинической рефракции с помощью авторефкератометра Тотеу КС - 4000 (Япония)
Авторефрактометр значительно облегчает и ускоряет работу специалиста, занимающегося подбором очков, особенно в части диагностики астигматизма. Но субъек-
тивный контроль коррекции лучше проводить с помощью традиционных устройств -пробной очковой оправы. Последняя является необходимым элементом рефрактометрии, поскольку только в ней пациент может испытать переносимость коррекции в свободном пространстве и при выполнении разных зрительных задач [2].
Авторефкератометр RC-4000 гарантирует точное и эффективное обследование в нескольких режимах измерения рефракции и кератометрии, а также измерение базовой кривой контактных линз. Значение для дали автоматически вычисляется при проведении измерений. Автоматически вычисляется остаточный астигматизм, что помогает в подборе жестких контактных линз. Прибор обеспечивает возможность одновременного измерения диаметра роговицы и зрачка.
Чтобы радужка глаза пациента не сжималась и на проводимые измерения не влияла аккомодация глаза, данная модель имеет вспомогательный канал в ближнем инфракрасном диапазоне. Кератометрия в приборе выполняется после рефракции, что исключает ошибки, возникающие при аккомодации [7].
Прибор позволяет измерять рефракцию с шагом 0,12-0,25 дптр и дает повторяемые результаты. Промежуточные результаты измерений можно наблюдать на экране прибора. Окончательный результат выдается в виде распечатки всех проведенных исследований и их усредненного результата в привычном виде «сфера (SPH) - цилиндр (CYL) - ось (AXS)» с указанием межзрачкового (PD) и вертексного расстояния (VD). При этом в распечатке присутствует показатель достоверности результата, который обозначается звездочкой.
При измерениях авторефкератометр использовался как авторефрактометр для определения рефракции глаз. В литературе по оптометрии не указаны данные о дисперсии сред глаза. Также в описании прибора не указывается, в каком спектральном диапазоне производятся измерения и как учитывается величина дисперсии при расчете клинической рефракции глаза для зеленой части спектра, на которой производятся измерения рефракций очковых линз.
В восприятии мира цвет играет существенную роль: красный раздражает, а зеленый, наоборот, успокаивает. При использовании цветных стекол изменяется восприятие мира. Выяснилось, что цветные стекла с различными спектральными характеристиками изменяют рефракцию глаза при измерении ее на авторефрактометре. Спектральные характеристики подбирались таким образом, чтобы стекла работали в синей, видимой и красной области спектра и при этом не перекрывали рабочий диапазон самого прибора. Были подобраны синее, оранжевое, красное и зеленое стекла в виде плоскопараллельных пластинок.
На рис. 1-4 представлены графики спектрального пропускания стекол, используемых при измерении клинической рефракции глаза. Пунктирной линией показана относительная спектральная чувствительность глаза для дневного зрения. Так как глаз человека воспринимает свет в диапазоне длин волн 380-780 нм, информативная часть спектральных кривых цветных стекол находится в пределе этого диапазона. На рис. 1 из кривой спектральной чувствительности глаза (пунктирная линия) синее стекло вырезает область спектра 500-650 нм, оставляя области синей и красной части спектра, участвующие в измерении. Для красного стекла (рис. 2) рабочая область спектра находится в пределах 580-780 нм. Спектральный диапазон 380-780 нм на рис. 3 является рабочей областью для зеленого стекла, а для оранжевого стекла (рис. 4) эта область составляет 520-780 нм. Заметно, что рабочая область цветных стекол отличается друг от друга. Из рис. 1-4 видно, что у стекол отличается не только рабочая область спектра, но и величина пропускания в этой области.
400 600 800 1000 1200 длина волны, нм
Рис. 1. Спектральная кривая синего стекла
-Красный - - - .Спек.чув-ть глаза
<и
I
го
т
О >
с о о. с
100 80 60 40 20 0
/ I • 1 (
1 1 /
■ ■
1 1 »
» 1 1 *
400 600 800 1000 1200 длина волны, нм
Рис. 2. Спектральная кривая красного стекла
-Зеленый 3 - - - .Спек.чув-ть глаза
длина волны, нм
Рис. 3. Спектральная кривая зеленого стекла
100 -Оранжевый - - - .Спек.чув-ть глаза
!
« й 1 1
ш ■ 1
о Л 2П
С 2и 0 4( Г # 1 1 ч
Ю 6С 50 8( длина вс Ю 10 >лны, нм 00 1200
Рис. 4. Спектральная кривая оранжевого стекла
Авторефкератометр не способен работать с плоскопараллельными пластинками, на которых созданы интерференционные узкополосные фильтры, скорее всего, из-за больших величин отражений от поверхности фильтра, вызывающие неверную работу прибора. Интересно сравнивать значения, полученные при измерении клинической рефракции при использовании синего стекла, и значения без стекол, так как синее стекло вырезает активно участвующую в зрительном акте зеленую часть спектра.
Автоматический индикатор наведения и фокусировки авторефрактометра подсказывает оператору благоприятный момент начала измерения, при этом глаз фиксируется на мишени, снижая влияние аккомодации. Первоначально у пациента измеряется клиническая рефракция глаза. Затем между прибором и глазом пациент устанавливает цветное стекло, чтобы оператор мог настроить прибор и снять показания. Таким образом, перед глазом поочередно устанавливаются цветные стекла, и регистрируется рефракция глаза с учетом спектральных характеристик стекол.
№ Значение рефракции Значение рефракции Значение рефракции Значение рефракции
п/п правого (R) и левого правого (R) глаза с правого (R) глаза с крас- правого (R) глаза с си-
глаза (L) оранжевым и зеленым стеклом ным стеклом ним стеклом
ID: 0005 ID: 0009 ID: 0007 ID: 0006
DATE: 20.11.05 DATE: 20.11.05 DATE: 20.11.05 DATE: 20.11.05
NAME: Пац.1,без сте- КАМЕ:Пац.1,оран.стекло NAME:Пац.1,крас.стекло NAME:Пац.1.син.стекло
кол VD=12.0 mm VD=12.0 mm VD=12.0 mm
VD=12.0 mm SPH CYL AXS SPH CYL AXS SPH CYL AXS
SPH CYL AXS <R> -6.00 -0.50 83 <R> -6.00 -1.00 91 <R> -5.50 -1.00 90
<R> -5.75 -0.75 86 *-6.00 -0.50 77 -6.25 -0.75 90 -5.50 -0.75 93
1 -5.75 -0.75 86 *-5.75 -0.75 86 -6.00 -0.75 84 *-6.25 -0.75 84 *-5.50 -1.00 94
<L> -5.50 -1.00 83 NEVSKAYA OPTIKA NEVSKAYA OPTIKA NEVSKAYA OPTIKA
-5.50 -0.75 88
*-5.50 -0.75 92
PD=59 mm
NEVSKAYA OPTIKA
ID:0000 ID:0003 ID:0006 ID:0001
DATE: 11.12.05 DATE: 11.12.05 DATE: 11.12.05 DATE: 11.12.05
NAME: Пац.4,без NAME:Пац.4,зел.стекло NAME:Пац.4, крас. стекло NAME:Пац.4,син.стекло
стекол VD=12.0 mm VD=12.0 mm VD=12.0 mm
VD=12.0 mm SPH CYL AXS SPH CYL AXS SPH CYL AXS
SPH CYL АXS <R> -0.25 -0.25 6 <R> 0.00 -0.25 113 <R> 0.00 0.00
<R> 0.00 0.00 * -0.25 -0.25 105 0.00 -0.25 110 0.00 0.00
2 +0.25 0.00 -0.25 -0.25 148 * 0.00 -0.25 112 *0.00 0.00
*+0.25 0.00 NEVSKAYA OPTIKA
<L> +0.25 0.00 NEVSKAYA OPTIKA NEVSKAYA OPTIKA
+0.25 0.00
*+0.25 0.00
PD=58 mm
NEVSKAYA
OPTIKA
Таблица 2. Результаты измерений клинической рефракции для двух пациентов
В табл. 2 приведены результаты измерений клинической рефракции глаза без стекол и с цветными стеклами. Было проведено обследование 10 пациентов, результаты повторяемы и стабильны; в таблице приведены два из них.
У первого пациента значение клинической рефракции правого глаза в сфере (SPH) составляет -5,75 дптр, в цилиндре (CYL) -0,75 дптр с осью (AXS) 86° (значения, отмеченные звездочкой). Как видно из таблицы, значения рефракции глаза с цветными
стеклами отличаются от первоначального. При использовании оранжевого стекла рефракция в сфере увеличилась до -6 дптр, т.е. на 0,25 дптр, а в цилиндре уменьшилась на
0. 25 дптр с изменением угла оси. Красное стекло увеличило рефракцию на 0,5 дптр в сфере и уменьшило угол оси цилиндра до 84°. Синее стекло уменьшило рефракцию правого глаза на 0,25 дптр до -5,5 дптр, но при этом увеличилось значение в цилиндре до -1 дптр, что соответствует изменению на 0,25 дптр.
При обследовании четвертого пациента вместо оранжевого стекла использовалось зеленое стекло, которое изменило рефракцию с +0,25 до -0,25 дптр, при этом появилась рефракция -0,25 дптр в цилиндре. С красным стеклом значение рефракции изменилось на 0,25 дптр, что видно из таблицы. Синее стекло уменьшило рефракцию в сфере с +0,25 до 0 дптр.
Заключение
Для определения значения клинической рефракции глаза, а также при измерении величины задней вершинной рефракции очковых линз, особенно при контроле линз пробного набора и линз скиаскопических линеек, необходимо указать длину волны, на которой производится измерение. Также следует стандартизировать величину дисперсии материалов, которые применяются для изготовления линз пробного набора. Высказанные в работе предположения о том, что при объективном (приборном) способе измерения клинической рефракции глаза имеются ошибки, объясняемые значительной величиной дисперсией сред глаза, обосновывает различия в рецепте, выписанном при использовании линз пробного набора. Данный вопрос требует дальнейшего исследования с участием врачей-офтальмологов.
Хроматические аберрации сильно сказываются при использовании стекол с высоким показателем преломления, при этом линзы тоньше и легче. Выбор материала очковой линзы обычно лежит на пациенте. Как отмечалось вначале, именно при больших значениях рефракций (от ±7 дптр) возникает хроматическая аберрация, ухудшающая качество зрения. Поэтому необходимо нормативными документами наложить ограничения на величину дисперсии очковых линз или предупреждать пациентов о возможном дискомфорте.
Работа выполнена в рамках проекта 10145 «Компьютерное моделирование, разработка и исследование оптико-информационных систем и технологий».
Литература
1. Розенблюм Ю.З. Оптометрия (подбор средств коррекции зрения). Изд. 2-е, испт. и доп. СПб: Гиппократ. 1996. 320 с.
2. Розенблюм Ю.З., Проскурина О.В. // Веко. 1999. №7 (29). С. 32-38.
3. Каталог «OPTICAL GLASSES FOR PRESCRIPTION AND SUN LENSES», Corning S.A. Optical Division. 1998.
4. Каталог «OPTICAL material», Korea optical. 2003.
5. Каталог «TARIF EXPORT - Semi-Finished Lenses». ESSILOR DDS. 2005.
6. Каталог «RXP II +Automated information system» Coburn Optical Industries, Inc. 1987.
7. http://www.stormoff.ru/foreign/opharef.htm#RC-4000
