Subjektiv Excentrisk Refraktion

Subjektiv Excentrisk Refraktion Examensarbete 10 p Ett delmoment för uppnående av Optikerexamen vid Optikerutbildningen Karolinska Institutet 171 77 Stockholm av Ingrid Svensson Stockholm 003

Sammanfattning Det perifera korrektionsbehovet är inte samma som det centrala. Det uppkommer bl.a. en stor astigmatism på grund av att ljuset faller in snett i ögat. För de människor som saknar centralt synfält, och helt måste lita till den perifera synen, är det viktigt att den perifera synen korrigeras så att den blir så bra som möjligt. Målet med examensarbetet har varit att utveckla en subjektiv metod för refraktion av perifer syn. Eftersom synskärpan perifert är mycket dålig så ger de konventionella metoderna, som används för refraktion av central syn, inte så bra resultat. Den här metoden bygger därför på rörelsedetektion, något som den perifera synen vanligtvis används till. Metoden har testats på friska högerögon och därför har ett fixationsobjekt placerats 30 snett uppåt vänster. Med hjälp av ett rörligt sinusgitter på en datorskärm har kontrastkänsligheten för den perifera synen mätts. Metoden har jämförts med vågfrontsmätningar i en Hartmann-Shack sensor, och det kan konstateras att Hartmann-Shack sensorn ger en mer myopisk medelsfär. Detta kan ha sitt ursprung i att Hartmann-Shack sensorn använder defokus och astigmatism för att räkna ut korrektionen och andra aberrationer utesluts. Den subjektiva excentriska refraktionen däremot tar hänsyn till det personen verkligen ser och alla typer av synfel. Nyckelord: perifer syn, excentrisk korrektion, subjektiv refraktion Detta examensarbete har granskats och befunnits godkänt Peter Unsbo, univ. lektor Handledare Göran Manneberg, docent Akademiskt ansvarig Per Söderberg, professor Studierektor i

Innehållsförteckning Subjektiv Excentrisk Refraktion... i Sammanfattning... i Innehållsförteckning... ii 1. Introduktion...1 1.1 Centralt scotom...1 1.1.1 AMD age related macula degeneration...1 1. Perifer syn...1 1..1 Aberrationer... 1.. Näthinnan...3 1.3 Subjektiv refraktion...4 1.4 Vågfrontsmätning...4. Examensarbetets mål...6 3. Material och metoder...7 3.1 Subjektiv excentrisk refraktion...7 3.1.1 Hastighet...8 3.1. Spatialfrekvens...8 3.1.3 Inställning av kontrast...9 3.1.4 Uträkning av korrektion...9 3.1.5 Undersökningen...10 4. Resultat...1 5. Diskussion...15 ii

6. Summary...17 7. Referenser...18 8. Acknowledgements...19 9. Appendix...0 9.1 Härledning av formler för uträkning av korrektion...0 9. Uträkning av C 0, C 45 och M...1 9.3 Wilcoxon s signed rank test...1 9.3.1 ΔC 0...1 9.3. ΔC 45... 9.3.3 ΔM... iii

1. Introduktion Även de som saknar centralt synfält kan behöva korrigera sin syn för att nå bästa möjliga synskärpa. Men de metoder som vanligtvis används hos optikern idag fungerar inte särskilt bra för refraktion av perifer syn. Det finns ett antal olika objektiva metoder att ta fram korrektionsbehovet på, men eftersom synuppplevelsen är subjektiv borde även den perifera synen kunna refraktioneras subjektivt. 1.1 Centralt scotom Förlust av den centrala synen ger upphov till ett centralt scotom. Ett centralt scotom innebär att det som blicken är fäst vid inte går att se medan det runt om är fullt synligt. Synfältsbortfallet kan vara så stort som 30 av det totala synfältet. Det finns olika sjukdomar som kan leda till ett centralt scotom och felet behöver inte ligga i ögat utan kan även vara i hjärnan. En person med centralt scotom blir helt beroende av sin perifera syn och måste lära sig använda excentrisk fixation, att titta bredvid det man vill se. 1.1.1 AMD age related macula degeneration I takt med att medelåldern ökar, ökar också de åldersrelaterade sjukdomarna. En av dessa är AMD, åldersrelaterad maculadegeneration. Den amerikanska Framingham Eye study (Leibowitz et al. 1980) visar att 7,9 % av alla mellan 75 och 85 år har någon form av AMD. AMD är den vanligaste orsaken till centralt scotom. Det finns två typer av AMD, torr och våt. Av alla med AMD har 90 % den torra formen. Torr maculadegeneration ger en långsam synnedsättning centralt. Det beror på att celler i macula dör utan att någon egentligen vet varför. Det finns inte heller någon behandling man kan stoppa utvecklingen med. Våt maculadegeneration har ett snabbt förlopp och den centrala synen försämras drastiskt på kort tid. Den våta maculadegenerationen beror på att det blir kärlnybildning under Bruchs membran bakom macula. Om kärlen tränger igenom membranet så läcker de väldigt lätt vätska och det leder till svullnad. Svullnaden gör att synen blir förvrängd, t.ex. ser raka linjer krokiga ut. Kärlen tar sig sedan igenom pigmentepitelet och förstör macula, vilket ger en plötslig förlust av den centrala synen. Våt AMD kan man behandla, men den syn som förlorats kommer inte tillbaka. 1. Perifer syn Det perifera seendet finns runt om den punkt där vi fäster blicken. Synskärpan där är inte speciellt bra, och ju längre ut i synfältet vi kommer desto sämre blir den (Fig. 1.1). Den perifera synen blir bättre om den korrigeras rätt, men den kan aldrig mäta sig med den centrala. Det perifera seendet används normalt mest för detektion av rörelse, saker runt omkring oss och för att orientera oss i rummet. Om vi sedan vill veta vad det är som finns där så använder vi vårt centrala seende för identifiering. 1

Fig. 1.1 Hur synskärpan minskar med excentriciteten. Avbrottet i kurvan är blinda fläcken. (Ur Clinical visual optics. Bennett och Rabbetts). De som saknar central syn måste ställa helt andra krav på sin perifera syn. Det räcker inte längre att använda den perifera synen till detektion, de måste även använda den till identifikation. Central synförlust märks inte så mycket för omgivningen eftersom personen oftast rör sig obehindrat utan att krocka med saker, däremot uppstår ofta problem vid läsning. 1..1 Aberrationer Att den perifera synen är så dålig beror på flera saker. Ögats optik är en sak. Optiken i ögat är inte perfekt vilket gör att aberrationer uppstår. Aberrationer är synfel som alla människor har i olika utsträckning utöver myopi, hyperopi och astigmatism. Aberrationer finns oavsett blickriktning, men en del sorter blir betydligt större och andra uppkommer endast då ljuset faller in snett. De kan bland annat ge upphov till en astigmatism som inte finns vid blickriktning rakt fram, men också till sådant som vi idag inte kan korrigera. Zernike polynom (Fig. 1.) är ett sätt att visa aberrationer. I figuren ses det som vi kan korrigera på tredje raden, defokus i mitten och astigmatism på sidorna. Övrigt kan vi idag inte korrigera fullt ut. Astigmatism uppstår i periferin på grund av aberrationen sned astigmatism. Sned astigmatism uppkommer endast då ljus faller in snett i ögat och ökar med excentriciteten. Gustafsson et al. visar i sin artikel (001) att astigmatismen kan vara så stor som 3-4 Dptr nasalt om macula (Fig.1.3). Fig. 1. Zernike polynom, ett sätt att visa aberrationer.

Fig. 1.3 Astigmatismen ökar med excenriciteten. Kvadraterna är medelvärdet, rektanglarna är konfidensintervall (95 %) och staplarna är standardavvikelsen. (Gustafsson et al. 001) 1.. Näthinnan Näthinnan är full av fotoreceptorer, stavar och tappar. Fotoreceptorerna vidarebefordrar synimpulser till ganglieceller vars axoner bildar synnerven. Stavarna är mycket ljuskänsliga och används därför mycket vid mörkerseende. Tapparna däremot ger oss detaljseende och färgseende. Tapparna dominerar i macula medan stavarna är i majoritet i resten av ögat (Fig. 1.4). Stavarna ger oss vårt stora synfält. Macula är det område på näthinnan där vi har vår bästa synskärpa och vårt centrala seende. Om tapparna i macula av någon anledning slutar fungera förlorar vi vårt centrala seende och kvar blir övriga näthinnan där vi har en majoritet av stavar. Stavarna är inte bara sämre på detaljseende, det kan också vara flera fotoreceptorer kopplade till samma gangliecell i periferin, vilket försämrar detaljseendet ytterligare. Därför kan den perifera synskärpan aldrig bli lika bra som den centrala. 3

Fig. 1.4 Fördelningen av tappar och stavar på näthinnan. (Ur Fysiologi, andra upplagan. Lännergren et al.) 1.3 Subjektiv refraktion Hos optikern undersöks normalt det centrala seendet genom en subjektiv refraktion. En subjektiv refraktion innebär att patienten måste delta aktivt för att resultat ska nås. Det behöver inte nödvändigtvis vara genom att välja bättre eller sämre. Den subjektiva refraktionen föregås ofta av en objektiv refraktion som ger en fingervisning om vad resultatet borde bli. Det som gäller i slutändan är alltid den subjektiva refraktionen. När det ska göras en subjektiv refraktion för den perifera synen är ett problem att patienten inte ser vad det står på syntavlan. Ett annat problem är att känsligheten för vilken korrektion som är bäst inte är lika bra som centralt. Det är alltså svårt för patienten att säga vilket glas som ger bäst synskärpa. Det här gör att de metoder som optikern normalt använder för subjektiv refraktion inte passar för subjektiv excentrisk refraktion. 1.4 Vågfrontsmätning En vågfront är ett sätt att beskriva ett strålknippe genom att titta på vart olika strålar i strålknippet är på väg. En plan vågfront innebär att alla strålar är på väg åt samma håll, en icke plan vågfront innebär att strålarna sprids åt olika håll. Om man skickar in en smal stråle parallellt ljus, en plan vågfront, i ett öga kommer den att lysa upp en punkt på näthinnan. En del av ljuset kommer att upplevas som ljus, och en del kommer att reflekteras tillbaka ut ur ögat och fylla hela pupillen. Det reflekterade ljuset kommer på vägen ut att påverkas av ögats optik. Eftersom inget öga är perfekt så kommer ljuset inte att vara parallellt när det kommer ut, vågfronten är då inte längre plan. Utifrån vågfrontens form kan synfelet beräknas och olika typer av aberrationer uppmätas. 4

I en Hartmann-Shack sensor delas vågfronten från ögat upp av en mängd små mikrolinser. Varje lins fokuserar sin del av vågfronten till en punkt. Om vågfronten hade varit plan hade ett alldeles regelbundet rutnät av punkter bildats (Fig. 1.5), men eftersom ögats vågfront inte är perfekt plan så kommer en del punkter att hamna snett (Fig. 1.6). Genom att analysera var punkterna hamnat kan vågfrontens utseende fås fram. HS Kam era Fig.1.5 En plan vågfront når Hartmann-Shack sensorn (HS). HS Kam era Fig. 1.6 En icke plan vågfront når Hartmann-Shack sensorn (HS). 5

. Examensarbetets mål Att utveckla en bra metod för subjektiv excentrisk refraktion. Att testa metoden på ett antal friska ögon. Att jämföra metoden med vågfrontsmätningar i Harmann-Shack sensorn. 6

3. Material och metoder 3.1 Subjektiv excentrisk refraktion För att testa den perifera synen valdes ett sinusgitter (Fig. 3.1) med variabel kontrast som objekt på en datorskärm. I ett sinusgitter används hela tiden lika mycket svart som vitt i bilden så när försökspersonen inte ser ränderna blir det bara grått på skärmen förutsatt att medelintensiteten (I 0 ) för ränderna är samma som för bakgrunden (Fig. 3.). När kontrasten ökar blir ränderna mera svarta respektive vita men medelintensiteten är hela tiden den samma. Kontrasten (m) fås ur formeln: m = I I max max I + I min min Det är samma princip som används vid kontrastkänslighetstest. Genom att låta en försöksperson avgöra när gittret är synligt med olika sfäriska styrkor kan bästa glas fås fram, och i slutändan en hel korrektion med sfär, cylinder och axel. Fig. 3.1 Sinusgitter. 7

3.1.1 Hastighet Fig. 3. Sinuskurva. Avståndet mellan två toppar är en cykel. Från början var gittret stillastående, men eftersom den perifera synen är känslig för rörelsedetektion så gjordes gittret rörligt, vertikala ränder rör sig horisontellt över skärmen och horisontella vertikalt. Ett sätt att ange hastigheten på är genom att ta reda på temporalfrekvensen, hur många cykler som passerar per sekund. För att se om kontrastkänsligheten påverkades av hastigheten provades många olika hastigheter, dock utan att kontrastkänsligheten påverkades nämnvärt. Beard et al. (1997) har också visat att det är först vid temporalfrekvenser över 10 Hz som kontrastkänsligheten börjar öka, och på grund av datorns begränsningar kan vi inte komma upp i så höga hastigheter. En subjektivt bekväm hastighet som också kändes bättre än stillastående gitter valdes. 3.1. Spatialfrekvens När det gällde spatialfrekvensen (hur många cykler som visas per synvinkelgrad) kunde det lätt konstateras genom test att ju högre frekvens desto större skillnad i kontrastkänslighet gör ändringar i korrektionen. Hög spatialfrekvens ger en brant och smal kurva med kontrastkänsligheten som funktion av korrektionen i dioptrier (Fig. 3.3). Att ha en brant kurva är bra, det blir lättare att avgöra vilken korrektion som är den bästa, men om den blir för smal kan försökspersonen börja misströsta för att det blir för svårt och tar för lång tid innan området där gittret går att upptäcka hittas. 8

100 Subjekt 1 Frekvens 1 Frekvens Frekvens 4 Kontrastkänslighet 10 1-3 - -1 0 1 Korrektion (Dptr) Fig. 3.3 Kontrastkänsligheten som funktion av korrektionen i dioptrier för olika spatialfrekvenser i cykler/grad för försöksperson 1. 3.1.3 Inställning av kontrast Kontrasten ändrades först i steg, men varje gång som kontrasten ändrades upplevdes det som att det blinkade till på skärmen och just i det ögonblicket var det lättare att se ränderna. Detta ledde till osäkerhet hos försökspersonen och därför gjordes kontrasten på gittret steglöst variabelt. Genom att variera kontrasten på gittret och försöka hitta var försökspersonen tycker gittret precis är synligt så får undersökaren ett värde på kontrastkänsligheten. Från början var det försökspersonen som själv ändrade kontrasten och talade om var gränsen var för att gittret skulle synas, men för en del tog detta mycket lång tid och uppfattades som svårt, så istället fick kontrasten öka automatiskt och försökspersonen stoppa ökningen när gittret syntes. 3.1.4 Uträkning av korrektion Om ränderna är vertikala så testar man synen i det horisontella huvudsnittet, för om ränderna dras ut vertikalt gör det inget. Om de däremot suddas till horisontellt så blir ränderna svårare att se. Genom att ta fram bästa sfäriska glas för olika huvudsnitt (HS) kan en fullständig korrektion räknas ut. Eftersom det är tre okända storheter som söks: sfär, cylinder och axel, så görs tre mätningar med linjerna i 90, 45 respektive 0 grader (HS 90, HS 45 och HS 0). Med dessa sfärstyrkor (F 90, F 45 och F 0 ) kan sedan sfär (S), cylinder (C) och axel (Θ) räknas ut. Först räknas en medelsfär (M) ut, alltså det glas som teoretiskt borde vara bästa sfäriska glas. M = ( + ) F 0 F 90 9

Med hjälp av medelsfären kan sedan axeln (Θ) och cylindern (C) räknas ut. 1 M F Θ = arctan M F 45 0 C = ( M F ) + ( M ) 4 F 45 4 90 När medelsfären och cylindern är uträknade kan sfären (S) också räknas ut. S = M C Se Appendix 9.1 för härledning av formler. 3.1.5 Undersökningen Försökspersonen placeras på en stol med skärmen 3 meter rakt framför sig. Ett huvudstöd används för att det ska vara lättare att hålla huvudet rakt. Blicken riktas mot en fixationspunkt 30 grader snett uppåt vänster (Fig. 3.4). Belysningen i rummet uppmäts till 4,5 lux. En vanlig provbåge används för att kunna ändra korrektionen. Höger öga är det som undersöks och därför monteras en lapp på provbågen som skymmer fixationspunkten för höger öga och skärmen för vänster. Försökspersonen får musen i ena handen och när knappen trycks ned så börjar gittret framträda på skärmen. Kontrasten ökar steglöst logaritmiskt upp till maxkontrasten ett. När försökspersonen upptäcker ränderna som rör sig på skärmen stoppas kontrastökningen genom ytterligare musklick. Fig. 3.4 Försökspersonens placering i förhållande till skärmen och fixationsobjektet R. 10

För att få ett stort område med bra perifer syn valdes att först gå i endioptristeg med spatialfrekvensen cykler/grad. För att sedan få en brant kurva med tydligare topp ökas spatialfrekvensen och det område där bäst kontrastsyn tidigare uppnåddes, med den lägre frekvensen, gås igenom i 0.5-steg (Fig. 3.5). 0 Subjekt 5 Frekvens HS 90 16 Kontrastkänslighet 1 8 4 0 0 1 3 4 5 6 Korrektion (Dptr) Kontrastkänslighet 4 3.5 3.5 1.5 1 0.5 0 Subjekt 5 Frekvens 3.5 3 3.5 4 4.5 5 Korrektion (Dptr) HS 90 Fig. 3.5 Exempel på kontrastkänslighet som funktion av korrektionen i dioptrier. Övre bilden: endioptristeg, under bilden: 0,5-steg. 11

4. Resultat Resultatet av det här examensarbetet är egentligen själva metoden för subjektiv excentrisk refraktion. Det har utvecklats en metod från en idé. Metoden har sedan testats på tio friska högerögon. I Fig. 4.1och 4. visas resultaten av en mätning på försöksperson 1. Kontrastkänsligheten varierar med antalet dioptrier och utifrån det har följande glas valts: F 0 = - 1, F 45 = -,5 och F 90 = - 1,75. För försöksperson 1 gav den subjektiva excentriska refraktionen resultatet sf. 0, cyl.,37 ax. 144. Resultaten för samtliga försökspersoner, efter uträkning, i form av en korrektion kan ses i Tabell 4.1. Där finns också resultaten från mätningarna med Hartmann- Shack sensorn. Subjekt 1 Frekvens 40 35 HS 0 HS 45 HS 90 Kontrastkänslighet 30 5 0 15 10 5 0-6 -4-0 Korrektion (Dptr) Fig. 4.1 Underlag för var F 0, F 45 och F 90 har sina bästa glas för försöksperson 1 vid frekvens (cykler/grad). Staplarna visar standardavvikelsen. 1

Kontrastkänslighet Subjekt 1 Frekvens 4 0 -.5 - -1.5-1 -0.5 0 Korrektion (Dptr) 4 3.5 3.5 1.5 1 0.5 HS 0 Kontrastkänslighet Subjekt 1 Frekvens 4 0-4 -3.5-3 -.5 - -1.5 Korrektion (Dptr) 4 3.5 3.5 1.5 1 0.5 HS 45 Subjekt 1 Frekvens 4 4 3.5 3 HS 90 Kontrastkänslighet.5 1.5 1 0.5 0-3 -.5 - -1.5-1 -0.5 Korrektion (Dptr) Fig. 4. Underlag för val av F 0, F 45 och F 90 för försöksperson 1 vid frekvens 4 (cykler/grad). Staplarna visar standardavvikelsen. 13

Subjek t Tabell 4.1 Resultat av subjektiv excentrisk refraktion och Hartmann-Shack sensor resultat Subjektiv excentrisk Hartmann-Shack sensorn refraktion 1-0,,37 144-1,7,34 136-1,0 1,84 157,5 -,5, 136 3 +,6 1,46 10 +,34 1,71 138 4 -, 3,6 15-3,,0 154 5 +4,76,76 13 +3,4 1,7 131 6 +1,0,0 135-0,34,3 13 7 ±0 1,75 139-0,85 1,5 137 8 +,35 1,46 150 +,4,15 166 9-1,0 1,0 45-1,7 0,9 147 10 +0,50 1,0 135 ±0 1,6 15 För att kunna jämföra resultaten har korrektionen både från Hartmann-Shack sensorn och den subjektiva excentriska refraktionen delats upp i tre komponenter, C 0, C 45 och M (se Appendix 9.). Det som sedan har analyserats är ΔC 0, ΔC 45 och ΔM (Tabell 4.). Med hjälp av Wilcoxon s signed rank test (se Appendix 9.3) kan det konstateras att det finns en statistiskt säkerställd skillnad mellan M för Hartmann-Shack sensorn och M för den subjektiva excentriska refraktionen (α = 0,05). För C 0 och C 45 kan någon sådan skillnad inte fastställas. Subjek t Tabell 4. Resultat av ΔC 0, ΔC 45 och ΔM ΔC 0 ΔC 45 ΔM 1 +0,7033-0,13-1,5555 +0,7116 +1,1616-1,1993 3-0,907 +0,4849-0,3786 4 +0,861-1,8674-0,351 5 +0,0105-0,9906-0,8553 6 +0,875-0,071-1,481 7 +0,17-0,3434-0,714 8-1,3036-30 -0,349 9-0,36 +1,7051-0,6111 10 +0,576-0,51-0,80 Undersökningen upprepades fyra gånger på försöksperson 1 för att få en uppfattning om resultaten är repeterbara. Medelvärdet, med högsta och lägsta värde inom parentes, blev då: sfär +0,005 [-0,; +0,3], cylinder -,58 [-,4; -,85] och axel 144,5 [143 ; 148 ]. 14

5. Diskussion En metod som är till för personer med centralt scotom, utvecklad och testad av personer utan centralt scotom blir givetvis inte optimal för den tilltänkta patientgruppen. Jag har haft tur att få prova metoden på ett par personer med centralt scotom och mycket medveten excentrisk fixation. Några saker som framkom då var att även de vill ha något att fixera på, alltså något som gör att de vet att de håller blicken stadig. Sen tyckte de också att det var lättare att avgöra när gittret försvann, programmet börjar på maxkontrast och minskar, än när gittret kom, programmet börjar med kontrasten noll och ökar. När det inte fanns något att se på skärmen så var det svårt för dem att veta vilken blickriktning som skulle ge dem bästa visus. Resultaten från den subjektiva excentriska refraktionen är ganska annorlunda mot det Hartmann-Shack sensorn ger. Men det är inte riktigt samma sak som mäts. Hartmann-Shack sensorn använder än så länge endast defokus och astigmatism för att ge en komplett korrektion, övriga aberrationer sorteras bort. När man använder en subjektiv refraktion tas alla aberrationer med automatiskt. Hartmann-Shack sensorn räknar inte heller med hur pupillen ser ut och det är inte säkert att den räknar på rätt pupillstorlek. Vid excentrisk fixation ser pupillen ut som en ellips istället för en cirkel. Det här kan leda till annorlunda korrektionsresultat för Hartmann-Shack mätningarna. Den subjektiva refraktionen tar inte heller hänsyn till pupillens form och det blir lite annorlunda korrektion om det räknas med. Det blir inga stora förändringar, men resultatet blir lite mer likt det Hartmann-Shack mätningarna har gett. Om den subjektiva excentriska refraktionen ger en bättre korrektion för patienten går inte att svara på i nuläget, men det vore intressant att subjektivt jämföra korrektionen från Hartmann-Shack sensorn med korrektionen från den subjektiva refraktionen. Detta har tyvärr inte varit möjligt att göra under den här perioden. Den övre bilden i Fig. 4.1 för HS 0 visar att det finns ett spann på ca Dptr som är väldigt bra. Det här har förekommit för de flesta av försökspersonerna och det har därför diskuterats huruvida ackommodationen kan påverkas av vad som ses i periferin. Trots att inget ses rakt fram med ögat som undersöks så ligger koncentrationen på det som syns genom glaset i periferin. För att se om ackommodationen påverkar så behöver metoden testas på personer som inte har så stor möjlighet att ackommodera. I Fig. 4.1 kan man i den undre bilden se hur hoppig kontrastkänsligheten kan bli ibland. Det finns olika orsaker till detta. En orsak kan vara att halvdioptristeg har används först och sedan har styrkorna mitt i mellan undersökts, vilket gör att trötthet är en möjlighet. I fallet som visas i figuren har försökspersonen själv fått avgöra vilket glas som känts bäst av de två med bäst kontrastkänslighet. Astigmatismens axelläge då man tittar snett uppåt vänster borde hamna någonstans mellan 100 och 170 grader, pga. aberrationen sned astigmatism, så vida inte en stor astigmatism finns i den centrala korrektionen. Alla försökspersoner utom nr 9 har axelläget mellan 100 och 170 grader både på den subjektiva excentriska refraktionen och på Hartmann-Shack mätningen. För försöksperson 9 har den subjektiva refraktionen gett en axel på 45 och Hartmann-Shack mätningen har gett axeln 147. I det här fallet finns ingen stor astigmatism i den centrala korrektionen, alltså har det blivit fel vid den subjektiva refraktionen. 15

Något som är genomgående vid alla mätningarna är att den subjektiva refraktionen ger mindre minus än Hartmann-Shack mätningen vilket också kunde verifieras genom Wilcoxon s signed rank test. I den subjektiva refraktionen har så lite minus som möjligt eftersträvats. Om flera styrkor på glas har gett samma kontrastkänslighet så har det minst negativa valts såvida inte försökspersonens subjektiva upplevelse är att ett annat är bättre. Eftersom det ofta har varit många glas som varit lika bra kan detta givetvis ha påverkat. En fråga som bör ställas då är om patienten märker någon skillnad vid så små steg som ±0,5 Dptr. Vid upprepning av undersökningen på försöksperson 1 märks det att det inte bara är undersökaren som behöver träning för att refraktionen ska gå smidigt. De flesta har klarat sig alldeles utmärkt första gången, men det märks att när vanan finns där blir det mer avslappnat och mindre rädsla för att göra fel, vilket leder till att undersökningen går lite snabbare. Den skillnad som uppstått mellan de upprepade mätningarna tyder på att känsligheten för olika korrektioner inte är så bra. Det är inte heller omöjligt att vad man ser påverkas av dagsformen, det är ganska jobbigt att koncentrera sig på den perifera synen under längre stunder. Under examensarbetets gång har den subjektiva excentriska refraktionen gått från idé till metod. Men det finns fortfarande saker kvar att göra som inte har hunnits med pga. den begränsade tiden. För att veta att metoden verkligen fungerar bör en ordentlig studie göras med ett stickprov på minst 0 personer och dubbelbestämningar på samtliga. 16

6. Summary The need of refractive correction for peripheral vision is not the same as for central vision. For example, there will be a large amount of astigmatism because the light incidents at an oblique angle. Making the peripheral vision as good as possible is very important for those who have a central scotoma and have to rely completely on their peripheral vision. The aim of this diploma work has been to develop a method to do subjective eccentric refraction. The peripheral visual acuity is so poor that conventional methods, made for refraction of the central vision, do not give reliable results. The developed method is built on motion detection, something that we normally use our peripheral vision for. The contrast sensitivity has been tested with a moving sinus grating. The subjective eccentric refraction has been compared with wavefront measurements with a Hartmann-Shack sensor, and it showed that the Hartmann-Shack sensor gives a more myopic mean power. This can be explained by the fact that the Hartmann-Shack sensor only uses defocus and astigmatism to make a correction and other aberrations are excluded. The subjective eccentric refraction, on the other hand, includes all types of visual errors. Keywords: peripheral vision, eccentric correction, subjective refraction 17

7. Referenser Beard, B.L., Klein, S.A., Carney, T. Motion thresholds can be predicted from contrast discrimination. J. Opt. Soc. Am. A. Vol 14 Nr 9 (449-469), 1997 Bennett, A.G., and Rabbetts, R.B. Clinical Visual Optics, third edition. Butterworth- Heinemann, Oxford, UK, 1998 Bergmansson, J:P.G. Clinical ocular anatomy and physiology, seventh edition. University of Houston College of Optometry, Houston, US, 1999 Franzén, L. Measurement of peripheral wavefront aberrations in human eye with a Hartmann- Shack sensor. TRITA-FYS 00:1. Examensarbete vid Kungliga tekniska högskolan, Stockholm, Sverige, 00 Freeman, M.H. Optics, tenth edition. Butterworth-Heinemann, UK, 1990 Gustafsson, J. Excentrisk korrektion vid centrala scotom. Nummer :001. Licentiatuppsats, Lunds tekniska högskola, Certec, Lund, Sverige, 001 Gustafsson, J., Terenius, E., Buchheister, J., Unsbo, P. Peripheral astigmatism in emmetropic eyes. Ophtal. Physiol. Opt. Vol. 1 Nr 5 (393-400), 001 Hecht, E. Optics, third edition. Addison-Wesley, New York, US, 1998 Lang, G.K. Ophthalmology. Thieme, Stuttgart, Germany, 000 Leibowitz, H. M., Krueger, D. E., Maunder, L. R., Milton, R. C., Kini, M. M., Kahn, H. A., Nickerson R. J., Pool, J., Colton, T. L., Ganley, J.P., Loewenstein, J.L., Dawber, T.R. The Farmingham Eye Study Monograph. Surv. Ophtalmol. Vol. 4, suppl., (48-437), 1980 Lännergren, J., Ulfendahl, M., Lundeberg, T., Westerblad, H. Fysiologi, andra upplagan. Studentlitteratur, Stockholm, Sverige, 1998 Snowden, R. J., Hess, R. F. Temporal Frequency Filters in the Human Peripheral Visual Field. Vision Res. Vol. 3 Nr 1 (61-7), 199 Wang, Y-Z., Thibos, L.N., Lopez, N., Salmon, T., Bradley, A. Subjective Refraction Of The Peripheral Field Using Contrast Detection Acuity. J. Am. Optom. Assoc. Vol 67 Nr 10 (584-589), 1996 Watson, A. B., Ahumada, A. J. Model or human visual-motion sensing. J. Opt. Soc. Am. A. Vol. Nr (3-34), 1985 Wright, M. J., Gurney, K. N. Lower Threshold of Motion for One and Two Dimensional Patterns in Central and Peripheral Vision. Vision Res. Vol. 3 Nr 1 (11-134), 199 18

Jag vill särskilt tacka: 8. Acknowledgements Min handledare Peter Unsbo för hjälp, uppmuntran och förtroendet att göra ett otroligt intressant examensarbete på KTH. Linda Franzén för allt stöd, all hjälp och ett evinnerligt tålamod. Elin Svensson och Jonas Sjöstrand för korrekturläsning. Alla mina försökspersoner. 19

9. Appendix 9.1 Härledning av formler för uträkning av korrektion F + F M 0 90 = M = S + C S = M C C cos Θ = M F0 Ekv. 1 C sin Θ = M F45 Ekv. C cos Θ = M F90 Ekv. 3 Genom att dela ekv. med ekv.1 kan Θ lösas ut. C C sin Θ cosθ = M F 45 M F 0 sin Θ tan Θ = cos Θ = M F 45 M F 0 1 M F Θ = arctan M F 45 0 Om sedan (ekv. ) adderas med (ekv. 3) kan C lösas ut. C 4 sin C 4 Θ + cos Θ = 45 90 ) ( M F ) + ( M F ( sin Θ + cos Θ) = ( M F ) + ( M F C 45 90 ) 4 C ( M F ) + 4( M ) = 4 F 45 90 0

9. Uträkning av C 0, C 45 och M C 0, C 45 och M är en uppdelning av en korrektion. M är medelsfären. M = F 0 + F 90 C 0 är skillnaden mellan F 90 och F 0. C 45 är skillnaden mellan F 135 och F 45, men eftersom F 135 inte är ett värde som har uppmätts så räknas det på följande sätt. C C 0 45 = F 90 = F 0 F 0 + F 90 F 45 ΔC 0 = C 0 (för Hartmann-Shack sensorn) C 0 (för subjektiv excentrisk refraktion) ΔC 45 = C 45 (för Hartmann-Shack sensorn) C 45 (för subjektiv excentrisk refraktion) ΔM = M (för Hartmann-Shack sensorn) M (för subjektiv excentrisk refraktion) 9.3 Wilcoxon s signed rank test H 0 : Ingen skillnad μ = 0 H 1 : Skillnad μ 0 n = 10 minsta R måste vara mindre än 8 för att H 0 ska förkastas (α = 0,05). Subjek t Tabell 9.1 Resultat av ΔC 0, ΔC 45 och ΔM ΔC 0 R 0 ΔC 45 R 45 ΔM R M 1 +0,7033 5-0,13 - -1,5555-10 +0,7116 6 +1,1616 8-1,1993-8 3-0,907-9 +0,4849 5-0,3786-3 4 +0,861 7-1,8674-10 -0,351-5 +0,0105 1-0,9906-7 -0,8553-7 6 +0,875 8-0,071-1 -1,481-9 7 +0,17-0,3434-4 -0,714-5 8-1,3036-10 -30-3 -0,349-1 9-0,36-3 +1,7051 9-0,6111-4 10 +0,576 4-0,51-6 -0,80-6 9.3.1 ΔC 0 R 0 (+) = 33 R 0 (-) = 1

R 0 (-) > 8 H 0 förkastas ej, ingen säkerställd skillnad. 9.3. ΔC 45 R 45 (+) = R 45 (-) = 33 R 45 (+) > 8 H 0 förkastas ej, ingen säkerställd skillnad. 9.3.3 ΔM R M (+) = 0 R M (-) = 55 R M (+) < 8 H 0 förkastas, statistisk säkerställd skillnad.