Vízuális optika. Szemüveg optika I.-II. Dr. Wenzel Klára egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem.

Átírás

1 Vízuális optika Szemüveg optika I.-II. Dr. Wenzel Klára egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Budapest, 2018

2 Tartalom 1. A szemüveg története 2. Hagyományos szemüvegek 3. A szemüveg és a szem, mint összetett törőrendszer 4. Progresszív (multifokális) szemüvegek 5. Kontaktlencsék 6. Beültethető szemlencsék 7. A lupe 8. Védő szemüvegek 9. A csökkentlátók optikai segédeszközei 10. Újdonságok

3 A szemüveg története Nero császár már az első évszázadban a gladiátorok küzdelmét egy smaragdban szokta szemlélni.. A smaragd köveket akkoriban homorúra csiszolták, és mivel a császár rövidlátó volt, a homorú lencsén át távolra is éles képet látott. Roger Bacon ( ) az angol származású ferencrendi szerzetes szövegre helyezhető olvasó lencséket tervezett. A legnagyobb gond a lencse rögzítése volt (törékeny, drága). Fél szemre való lencse a monokli volt, zsinóron gomblyukba erősítve. Két lencsét két szemre a lornyonban alkalmaztak először, ami az egyik kézben tartva, lefoglalta azt. Kétkezes munkához a csíptetős cvikkert használták. A mai keret használata a 19. században vált általánossá.

4 Fél szemre való lencse a monokli volt, zsinóron gomblyukba erősítve. Kétkezes munkához a csíptetős cvikkert használták.

5 Két lencsét két szemre a lornyonban alkalmaztak először, ami az egyik kézben tartva, lefoglalta azt.

6 A hagyományos szemüvegek

7 A hagyományos szemüvegek típusai A látásjavító lencsék fajtái alakjuk szerint Szférikus lencsék Cylindrikus lencsék Szférikus-cylindrikus lencsék A látásjavító lencsék fajtái optikai rendszerük szerint Egyfókuszú (monofokális) Bifokális Trifokális Multifokális (progresszív)

8 A hagyományos szemüvegek A látásjavító lencsék törésmutatója 1.5 CR39 (PMMA) 1.60 ( vékonyított ) 1.67 ( vékonyított ) 1.74 ( vékonyított ) A látásjavító lencsék bevonatai vékonyréteg gőzöléssel készülnek. Antireflexiós (csillogásmentesítő) rétegek Karcmentesítő rétegek Vízlepergető rétegek UV védőrétegek

9 Szférikus optikai lencsék alakja A felület alakja: Convex domború Concáv - homorú A lencse alakja: 1,4 biconvex, biconcav (kétszer domború, kétszer homorú) 2, 5 planconvex, planconcav (síkdomború, síkhomorú) 3, 6 concav-convex (homorú-domború vagy meniszkusz) A lencse hatása: 1, 2, 3 gyűjtőlencsék középen vastag (előjele + ) 4, 5, 6 szórólencsék - középen vékony (előjele - )

10 A cylindrikus lencse a) Konvex cylinder b) Konkáv cylinder

11 Cylindrikus optikai lencsék alakja 1 Convex cylinder 2 Concav cylinder 3 Concav sphero-cylinder 4 Convex sphero-cylinder 5 Kettős cylinder Variációs lehetőség: + 2 D Sph + 1 D Cyl Ξ + 3 D Sph 1 D Cyl

12 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/f 2 a hátsó fősíkra vonatkoztatott törőerő 1/s > 1/f 2

13 A túl nagy diptriájú lencsék Vastagok, súlyosak Vékonyítás a látótér rovására lentikulár lencse

14 A szemüveg és a szem, mint összetett törőrendszer

15 Két lencse eredője: A szemüveglencse és a szem együttes törőereje: D = D1 + D2 - δ D1 D2 és δ = d / n; 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

16 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

17 Az addíció A szemet mindig végtelenre korrigáljuk, és ehhez adjuk hozzá a szükséges addiciót hogy olvasási távolságra is jól lásson.. A tisztánlátás távolsága (a közel-pont ) 250 mm = 4 D. Tehát egy olyan személynek, aki egyíáltalán nem tud akkomodálni, és végtelenre jól lát, 4 D addicióra lenne szüksége ahhoz, hogy 250 mm távolra jól lásson Azonban 3D addiciónál nagyobbat nem szoktak alkalmazni, ez 30 cm távolra ad éles látást az ilyen személynek..

18 Alul korrigálás. A szem akkomodációs mélységét figyelembe lehet venni, és a hiányzó akkomodációs képességet csak részben korrigáljuk szemüveggel.

19 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. Azaz 3 D lencsével 30 cm távolról olvashatunk.

20 Az alkalmazkodóképesség részbeni hiányának pótlása A presbiopiások a még meglevő alkalmazkodóképességük nek 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

21 Az asztigmatizmus

22 Az asztigmatizmus irányának jelölése Jobb Bal N nazális (orr felőli) oldal T temporális (halánték felőli) oldal

23 A lencsén ferdén áthaladó fénysugarak asztigmiát okoznak

24 A szem és a szemüveg helyes 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 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 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 mm ~12 17 mm.

25 A szemüveg és a szem közötti távolság változtatásának optikai hatása d a lencse csúcstörő felületének a cornea csúcsától mért távolsága 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 a lencse kezdeti helyzete B a lencse megváltozott helyzete H a szem fősíkja Ta a szem távolpontja a kezdeti helyzetben Tb a szem távolpontja a megváltozott helyzetben D a rendszer együttes törőereje D1 a szemüveg lencse törőereje D2 a szem korrekció nélküli törőereje A gyűjtő (konvex) lencse hatása tehát a szemhez közelítve csökken. Hasonló godolatmenettel a szóró (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!).

26 A szemüveglencse hatása a ferdén beeső sugárnyalábokra Z a szem forgáspontja Z szemüveglencse nélkül itt találkoznának a ferdén beeső sugarak T f az elméletileg ideális törőfelület i a szem elfordulásának szöge H ü 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.

27 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 az alsó 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)

28 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!)

29 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)

30 A multifokális (progresszív) lencsék

31 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

32 A binokuláris látás irányvonalai A konvergencia szöge a különböző magasságokban más és más

33 A multifokális lencsék kialakítása Az O optikai tengely a konvergencia módosulása közben halad a vízszintes irányú távolponttól (OL) a lefelé irányuló közelpont (OP) felé, miközben a törőerő fokozatosan növekszik.

34 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

35 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.

36 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.

37 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

38 Szemüveglencsék hatása

39 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: mm (Gullstrand szerint) Imre-döntés 8 12 fok Keret kaliberszöge: 0 15 fok

40 A progresszív lencsék keretezése; a lencse illesztése Meg kell határozni a monokuláris pupilla távolságot És a pupilla magasságát a kerethez képest

41 A progresszív lencsék keretezése; a monokuláris pupilla távolság meghatározása Monokuláris PD mérő műszer (pupillométer) A monokuláis PD-t a Victorin-módszerrel ellenőrizzük

42 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.

43 A progresszív lencsék keretezése; a lencse illesztése A lencse középpontja nem térhet el 1.5 mm-nél jobban a pupilla középpontjától

44 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.

45 A kontaktlencsék

46 A kontaktlencsék elterjedtsége A becslések szerint világszerte 125 millió ember használ kontaktlencsét, ebből 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.

47 Afokális kontaktlencse sematikus rajza Afokális kontaktlencse: A korneális részt koncentrikus gömbfelületek határoltják Legyen r 2 > r c (viselhetőség!)

48 Afokális kontaktlencse sematikus rajza (ma már nem alkalmazzák) n d a kontaktlencse törésmutatója (Ha üveg:1.496) n fe a folyadéklencse törésmutatója (1.337) a szem és akontaktlencse között n c a cornea törésmutatója (1.376) n cs a csarnokvíz törésmutatója (1.336) D cü = D 1 + D 2 (d/n d ) D 1 D 2 mivel d nagyon kicsi, (d/n d ) D 1 D 2 elhanyagolható. Ahol D cü a contaktlencse törőereje D1 az elülső felület törőereje mivel levegő határolja, ez dominál D2 a hátsó felület törőereje

49 A fokális kontaktlencse elve Fokális kontaktlencse: a belső rádiusz a korneához igazodik, míg a külső felületre rácsiszolják a törőerőhöz szükséges rádiuszt. A szokásos méretek: a) Konvex b) Konkáv

50 A kontaktlencse általános jellemző adatai A méretezés bonyolult, próba lencsékkel hidalják át Alapanyag: PMMA, pl. Co-polymer VP & MMA Filcon II 2 Víztartalom: % Nem toxikus Biocompatibilis Méret: 14 mm átmérő Belső rádiusz ( bázis görbület ): 8.2 mm, 8.4 mm, 8.6 mm, 8.8 mm

51 A kontaktlencse és a szemüveglencse hatása a retina képnagyságára különböző ametrópiák esetén

52 A kontaktlencse és a szemüveglencse hatása a retina képnagyságára aphakia esetén

53 Kontaktlencse rendeléshez szükséges adatok Egy kontaktlencséről szóló recept a következő adatokat tartalmazhatja: Anyag (pl. oxigénáteresztés/áteresztés (Dk/l, Dk/t), víztartalom, arányszám) Bázisgörbület (BC) (8.4, 8.6, 8.8) Átmérő (D, OAD) Dioptria erőssége (Szferikus, Cilinderes, és/vagy olvasószemüveg) Cilinder tengelye Középponti vastagság (CT) Márka

54 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 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 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.

55 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.

56 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.

57 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.

58 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.

59 Kontaktlencse típusok Forma szerint A szférikus lencsének mind a belső, mind a külső optikai felszíne is egy gömb szeletét formázza. A tórikus lencsének egyik 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.

60 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.

61 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.

62 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

63 A lágy kontaktlencsék gyártási technológiái A centrifugális öntés (Spincast) Előnyei: Hátrányai: A legrégebbi gyártási technológia - Tömeggyártás lehetősége - Olcsó - Finomabb külső és belső felület, mint esztergálásnál - 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

64 A lágy kontaktlencsék gyártási technológiái Esztergályozási technológia Előnyei: CNC automatával és automata polirozó gépekkel készülnek. Ez a legdrágább technológia. A receptura gyártásban alkalmazzák. 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 multifokális is lehet. Változatlan minőségben reprodukálható. Hátrányai: - Magas ár - Időigényes előállítás - Hosszú szállítási idő - A hátsó felszín minősége a polirozástól függ.

65 A lágy kontaktlencsék gyártási technológiái Formába öntés vagy préselés óta terjed - az eldobható lencsék gyártástechnológiája Előnyök: Hátrányok: - Tömeggyártás lehetősége - Kiváló minőség - A legfinomabb felületek - Változatlan minőségben reprodukálható - Tömeggyártásban csak a leggyakoribb formákat érdemes gyártani. - Eldobható, és interneten beszerezhető elmarad a rendszeres kontrol Nől a komplikációk veszélye.

66 A beültethető (intraocularis) szemlencsék

67 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 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.

68 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.

69 Az IOL története 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.

70 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.

71 Az IOL története 2003-ban, az USA-ban az Élelmiszer és Gyógyszer Ellenőrzési Hatóság (FDA) 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 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.

72 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.

73 Az aphakiás szembe ültetett műanyag lencse

74 Szembe beültethető műanyag lencse (optic és haptic)

75 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.

76 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).

77 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 db/év. A magyarországi felhasználás db/év. A Szemészeti Klinikán a lencsék ára Ft/db (1993-ban).

78 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

79 Az intraocularis lencsék gyártástechnológiája A turbula 1 literes edény, amelybe 1 kg bedolgozott gyöngy kerül, gr polírfolyadék db nyers lencse 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

80 A lupe (okulár, képnagyító)

81 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.

82 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.

83 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 12 cm 20 éves korban 16 cm 40 éves korban 25 ~ 50 cm 50 éves korban 100 cm 70 éves korban 150 cm Nem elég hosszú a kezünk...

84 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.

85 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

86 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

87 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.

88 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.

89 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: D T = 1/s, a tárgy vergencia, ahol s a tárgy távolság m-ben D K = 1/s, a kép vergencia, ahol s a kép távolság m-ben A lencse-törvény a vergenciákkal kifejezve: D = D T + D K

90 A lupe + 6 dioptriás szemüveg lencsét helyettesíthet távollátó szem esetén Határozzuk meg az s tárgy távolságot! Mivel D = D T + D K És azt akarjuk, hogy D K = + 6 dioptria legyen, Ezért D = D T + 6 Innen D T = D 6 És s = 1 / D T azaz s= 1 / (D 6)

91 A lupe - 6 dioptriás szemüveg lencsét helyettesíthet közellátó szem esetén Határozzuk meg az s tárgy távolságot! Mivel D = D T + D K És azt akarjuk, hogy D K = - 6 dioptria legyen, Ezért D = D T - 6 Innen D T = D + 6 És s = 1/D T azaz s = 1 /( D + 6)

92 Példa Milyen beállítási tartományt kell biztosítani egy 5 x nagyítású okulár részére, ha +/- 6 dioptria beállítást akarunk megvalósítani? Az okulár fókusza: f = 250 / N = 50 mm = 0.05 m Távollátó szemnél D T = D 6 ahol D = 1 / 0.05 m = 20 dioptria Ezért D T = 20 6 = 14 És innen s = 1/D T = 1/14 = m = 71 mm Közellátó szemnél D T = D + 6 ahol D = 1 / 0.05 m = 20 dioptria Ezért D T = = 26 És innen s = 1/D T = 1/26 = m = 39 mm Tehát az okulár helyzetét mm tartományban kell tudni állítani.

93 A védő szemüvegek

94 Hegesztő védőszemüveg

95 A hegesztő védőszemüvegek transzmissziós görbéi

96 Kőtörő szemüveg

97 Napszemüvegek Napszemüveg - dioptria nélkül - dioptriás Napszemüveg - színezett - színtelen, csak UV védelemmel - (UV) + fényre sötétedő Polarizációs szemüvegek - Horgászoknak - Gépkocsi vezetőknek esős időben

98 A csökkentlátók optikai segédeszközei

99 A Kepler-távcső rendszerű összetett lupe Ékszerészek, szemész orvosok és kozmetikusok használják.

100 A távcsőszerűen felépített optikai segédeszközök kilépő pupillájának helye a) Kepler-féle távcső b) Gallilei-féle távcső

101 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.

102 Zeiss-féle távcső-szemüveg Egy nagylátószögű gyűjtőlencserendszer a távcső objektívje, és egy szórólencse rendszer az okulárja. Színházi távcső elv alapján műlödik.

103 Visolett vagy bélyeg-lupe

104 A szemvizsgálat eszközei

105 A próba-keret

106 A szemtávolság mérő léc

107 UJDONSÁGOK

108 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.

109 Források: 1. Dr. Vörösmarthy Dániel: A szem optikája, Medicina, Patócs, Vajay, Hargitai: Szemüvegek,Műszaki Könyvkiadó, Budapest, Szilas László: A látszerész, Szemüvegek,Műszaki Könyvkiadó, Budapest, Szebeni Géza: Kontaktológia, Intercont Optika Kft., Sigmond István: Gyakorlati tapasztalatok a különböző multifokális szemüveglencsék viselhetőségéről, Diploma munka, Dr. Wenzel Klára: Színtan, Egyetemi előadások, MOGI Tanszék Honlapja, 2010

110 VÉGE