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Behavior

Mesure des effets comportementaux de la diffusion intraoculaire

Published: February 18, 2021
doi:
10.3791/62290
,
1Vision Sciences Laboratory, UGA Psychology Department,University of Georgia

Summary

Dans ce protocole, nous décrivons les éléments de conception et le développement structurel d’un appareil d’acuité d’éblouissement. En outre, la conception d’un dispositif de mesure de la dysphotopsie positive (halos, rayons) et des seuils lumineux à deux points est décrite.

Abstract

La dispersion intraoculaire, avec ses manifestations fonctionnelles associées, est l’une des principales causes d’accidents de la route et un biomarqueur important des maladies oculaires secrètes et manifestes (p. ex., les maladies de la cornée et du cristallin). Cependant, presque toutes les méthodes actuelles de mesure des conséquences comportementales de la diffusion de la lumière souffrent de diverses limitations reflétant principalement un manque de validité de la construction et du contenu: à savoir, les mesures ne reflètent pas de manière adéquate les conditions du monde réel (par exemple, la lumière artificielle par rapport à la lumière du soleil) ou les tâches quotidiennes (par exemple, la reconnaissance dans des conditions visuellement exigeantes).

Ce protocole décrit deux nouvelles méthodes écologiquement valides pour mesurer les effets comportementaux de la diffusion intraoculaire en quantifiant la géométrie de la dispersion et la reconnaissance visuelle dans des conditions d’éblouissement. Le premier a été mesuré en évaluant le diamètre des halos et des rayons résultant d’une source ponctuelle brillante. La propagation de la lumière (essentiellement, la fonction d’étalement ponctuel déterminée à l’aide des critères de Rayleigh) a été quantifiée en déterminant la distance minimale perceptible entre deux petits points de lumière à large bande. Ce dernier a été fait sur la base de l’identification de lettres formées à l’aide d’ouvertures à travers lesquelles une lumière vive était brillante.

Introduction

L’éblouissement est généralement défini comme une dégradation de la clarté optique résultant de la diffusion intraoculaire dans le milieu oculaire. Cette dispersion déforme la représentation de l’image sur la rétine et produit une représentation perturbée de la scène visuelle. La plupart des accidents majeurs liés à l’éblouissement se produisent en raison de la dispersion intraoculaire diurne causée par le soleil1. Cette origine signifie que l’heure de la journée et la saison (position solaire) sont des variables significatives ainsi que l’âge du conducteur2,3. Compte tenu de l’importance de l’éblouissement en tant que question de sécurité, plusieurs études méthodologiques ont été axées sur des dispositifs (principalement commerciaux) pour tester les différences individuelles et de groupe4. Souvent, cela se manifeste par des lumières vives (généralement des halogènes ou des fluorescents) entourant un tableau d’acuité ou des caillebotis. Selon les caractéristiques de l’individu (p. ex., pigmentation oculaire, densité de la lentille)5, les lumières adjacentes provoquent une luminance voilée qui dégrade les performances. À première vue, ces tâches semblent avoir une grande validité faciale. Comme l’illustre la figure 1A,B, la dispersion croissante voile directement les objets, et les tests disponibles capturent la variance attribuable à l’intensité de la source d’éblouissement et aux caractéristiques personnelles. Cependant, les tests présentent plusieurs inconvénients6 et laissent de nombreux aspects importants de la dispersion non évalués. La première, et la plus évidente, est simplement que la source d’éblouissement la plus courante dans la vie quotidienne est le soleil.

La dispersion dans l’œil a une dépendance complexe à la longueur d’onde qui est aggravée par l’âge et la pigmentationoculaire 7. Dans la mesure où un test s’écarte de cette source naturelle, sa capacité à prédire la fonction visuelle dans ces circonstances peut être limitée. Les tests courants utilisent des diodes électroluminescentes blanches (LED) ou des halogènes montés sur le côté. Dans une première étude portant sur 2 422 conducteurs européens, van den Berg et al. ont noté que la diffusion dans l’œil et l’acuité visuelle étaient des prédicteurs relativement indépendants de la qualité de la vision d’un sujet (la dispersion et l’acuité n’étaient pas corrélées)4. Dans le monde réel, cependant, l’éblouissement provient souvent directement de l’objet vu. La source d’éblouissement peut provenir d’en haut (p. ex., le soleil) ou de côté (p. ex., phares de voiture), mais la luminance voilée est directement dans la ligne de mire. Dans cette étude, les chercheurs ont tenté de résoudre ces deux problèmes en sélectionnant une source lumineuse qui correspondait étroitement à la lumière du soleil du midi(Figure 2)et en concevant une tâche basée sur la reconnaissance (et non simplement la détection) et où la tâche et le stress lumineux étaient, simultanément, dans la ligne de vue directe du spectateur.

En plus de voiler la luminance réduisant l’acuité visuelle (dispersion le long de la ligne de vue), de nombreuses conditions influencent la géométrie réelle de la diffusion dans l’œil (c’est-à-dire pas seulement la diffusion de la lumière vers l’avant dans la macula) et dégradent la vision. Ceci est décrit par l’apparition commune de halos et de rayons (ou lorsqu’elle est suffisamment débilitante, la dysphotopsie positive (PDP) (pour des exemples, voir la figure 3). La PDP est un effet secondaire fréquent chez les personnes qui ont subi une chirurgie corrective LASIK8 en plus de celles atteintes de cataracte (souvent appelées cliniquement PDP9« intolérables » – ce groupe démographique comprend environ la moitié de la population âgée de 70 ans et plus). La PDP n’est souvent pas corrigée par la chirurgie de la cataracte car la chirurgie elle-même crée des inhomogénéités dans la cornée, l’assise de l’implant dans la capsule du cristallin est imparfaite et de nombreux modèles de lentilles, tout en abordant certains problèmes tels que la presbytie, en créent d’autres tels que l’écalope et les halos. Par exemple, Buckhurst et al. ont montré que la diffusion intraoculaire était la même entre différents modèles de lentilles intraoculaires claires (LIO), mais que les lentilles multifocales créaient un PDP10significatif.

Le premier halomètre conçu pour mesurer avec précision les halos/rayons visuels a été décrit en 1924 par Robert Elliot. L’appareil était essentiellement une lampe dans une boîte avec une petite ouverture et une règle de diapositive (même les versions antérieures utilisaient des dessins des effets visuels des bougies). Plusieurs variantes de ce thème ont suivi9 jusqu’à ce qu’un appareil appelé l’halomètre Aston atteigne finalement le marché. Cet appareil10,11 est basé sur une LED blanche brillante au centre d’une tablette (les sujets identifient les lettres entourant la tablette lorsqu’elles se déplacent de manière centrifugeuse par pas de 0,5 °). Comme indiqué précédemment, un défi avec cette conception est que les LED blanches ne sont pas un grand match pour le soleil. Une autre est simplement que la source (une seule LED) n’est pas suffisamment lumineuse pour induire des halos et des rayons d’éblouissement importants. Les chercheurs ont imposé des feuilles d’occlusion de Bangeter (essentiellement un diffuseur) pour augmenter la diffusion de la lumière (et diminuer les réflexions spéculaires de la surface du comprimé). Cependant, cela risque de confondre la source (c’est-à-dire qu’une grande partie de la dispersion provient alors du diffuseur et non des inhomogénéités dans l’œil lui-même – la variable même qui doit être quantifiée). La refonte de l’halomètre comporte plusieurs caractéristiques destinées à résoudre ces problèmes. Tout d’abord, il utilise du xénon à large bande comme simulateur solaire12 et utilise la méthode d’ouverture originale introduite par Elliot avec des étriers centrés sur la précision.

Le bouclier lumineux qui forme l’ouverture centrale a l’avantage supplémentaire de pouvoir être séparé en deux ouvertures plus petites qui peuvent être lentement écartées pour mesurer la propagation de la lumière (essentiellement, une fonction d’étalement de points dérivée du comportement; voir la figure 4). Cette conception a maintenant été utilisée dans plusieurs études récentes pour évaluer les caractéristiques optiques des lentilles de contact photochromiques13. Pris ensemble, la mesure du diamètre des halos et des rayons, de la distance minimale entre deux sources ponctuelles de lumière (propagation de la lumière) et de l’acuité de l’éblouissement répond non seulement au fait qu’un patient souffre d’éblouissement dans des conditions réelles, mais aussi comment. Les effets comportementaux de la diffusion de la lumière dans l’œil ne sont pas un phénomène unitaire4,14,15. Chacune de ces variables explique un aspect relativement unique de la variance de la fonction visuelle. Les halos, par exemple, résultent de la diffusion de la lumière vers l’avant provenant principalement de la lentille cristalline. Les rayons (essentiellement la couronne ciliaire) proviennent de la diffraction et des aberrations qui découlent de la diffusion de petites particules le long du chemin optique14,16.

Protocol

REMARQUE : Les procédures décrites dans le protocole suivant respectent toutes les lignes directrices institutionnelles relatives à la recherche sur des sujets humains. Cette étude a été approuvée par le comité d’examen institutionnel de l’Université de Géorgie et les procédures expérimentales ont été menées conformément aux lignes directrices sur les bonnes pratiques cliniques et aux principes éthiques de la Déclaration d’Helsinki. 1. Construction de l’appareil d’acuité d’éblouissement REMARQUE : Un dessin conceptuel du système est illustré à la figure 5. Commencez par une table optique et installez une lampe à arc au xénon de 1000 W avec l’alimentation associée à l’extrémité postérieure du banc (voir la figure 5).REMARQUE: Le meilleur choix pour une table optique est une planche à pain avec une grille de trous de montage, généralement, le filetage de vis M6 sur une grille de 25 mm. La taille minimale nécessaire est d’environ 91 cm x 122 cm. L’une des limites de ces systèmes est que, si le rendement lumineux n’est pas constant (à l’intérieur et entre les sessions), de petites variations seraient interprétées comme une variation des seuils comportementaux. Par conséquent, assurez-vous que l’alimentation est hautement régulée avec des capteurs de rétroaction optique pour assurer un rendement lumineux constant tout au long des sessions expérimentales et au fil du temps. Installez la première lentille à une position qui collimale la lumière de la source (voir b de la figure 5) et introduisez un élément optique pour éliminer la chaleur dans l’optique générée par la source de lumière intense(figure 5C).REMARQUE: Toutes les lentilles du système sont des achromats plano-convexes avec revêtement antireflet. La distance focale effective est d’environ 100 mm et le diamètre est d’environ 5 cm (légèrement plus grand que l’ouverture de sortie de la source lumineuse). Les filtres infrarouges peuvent être utilisés pour éliminer la chaleur, mais ils s’immisment souvent dans le visible. Un bain-marie est une bonne alternative. Dans le système actuel, deux plats optiques enfermaient un tube rempli d’eau. Introduisez l’objectif suivant (voir d de la figure 5) dans le système optique pour focalisation de la lumière vers un petit point sur le filtre circulaire à densité neutre de 100 mm (voir e de la figure 5), qui atténue la lumière sur une plage linéaire d’environ 2 log unités de densité optique. Déterminer la position nominale du filtre à l’aide d’une lecture numérique couplée à un potentiomètre (voir j de la figure 5). Utilisez un radiomètre étalonné pour déterminer la quantité réelle de lumière transmise qui correspond à la position du filtre circulaire et pour confirmer périodiquement que l’énergie globale dans le système reste constante au cours de l’expérience.REMARQUE: Comme le filtrage se fait sur un gradient, la lumière doit être focalée sur une zone assez petite (4-9 mm2)lors du passage à travers le filtre circulaire (cette position est également bonne pour déconcerter en utilisant une petite ouverture qui ne passe que la lumière focale). Utilisez un obturateur mécanique ou simplement un filtre et un support de blocage pour obstruer le stimulus entre les essais (voir f de la figure 5). Ajoutez la lentille suivante au système, une lentille collimatrice (voir g de la figure 5),placée de telle sorte que la lumière se dilate pour correspondre au diamètre de chaque ouverture de lettre (10,16 cm), éclairant complètement l’optotype (7,62 cm). Construisez les ouvertures de lettres ou achetez-les comme pochoirs métalliques : P, L, D, U, Z, E, T et F (voir h de la figure 5). Placez les ouvertures des lettres dans un rotateur circulaire (pour permettre une alternance facile entre les lettres) avec des languettes et des divots à ressort pour verrouiller chaque lettre en place afin qu’il n’y ait aucun mouvement de la roue pendant l’expérience.REMARQUE: Les ouvertures des lettres étaient d’environ 15 mm x 6 mm x 25 mm (~ 0,17 °) et ont été choisies parce qu’il s’agit d’optotypes Sloan classiques et à peu près de la même taille. Dans ce système, la luminance mesurée à l’ouverture de la lettre était de 4000 lux; 40 lux lorsqu’il est mesuré au plan de l’œil. Ensuite, débasez le système de sorte que les sujets ne peuvent voir que les ouvertures de lettre rétro-éclairées (par exemple, la lumière intense sortant d’un « E »). Par exemple, placez l’optique du système dans une pièce avec le sujet dans une pièce adjacente. Placez un trou dans la porte attenante aux pièces et alignez-le de manière à ce que les sujets ne puissent pas voir l’expérimentateur ou la lumière parasite. Si le participant est incapable d’entendre les instructions de l’expérimentateur, ajoutez un système d’interphone. Pour vous assurer que la position de l’œil par rapport au système visuel est assez précise, créez une forme d’assemblage de repose-tête et de menton – utilisez une coupe oculaire en caoutchouc montée sur un tube noir (tous deux montés sur un chariot mobile). Comme le fait ce protocole, ajoutez une monture derrière le tube pour permettre l’utilisation de lentilles d’essai pour corriger l’erreur de réfraction à l’aide de lentilles normalisées (c.-à-d. pas de teinte).REMARQUE : L’utilisation de lentilles d’essai permettra également l’utilisation d’un verre « vierge » pour s’assurer que les effets optiques de ceux qui n’ont pas eu besoin d’une correction réfractive correspondent à ceux qui ont eu besoin d’une optique corrective réfractive (voir i de la figure 5). De plus, assurez-vous que la station de visualisation est sécurisée afin qu’elle ne se déplace pas entre les sujets. Utilisez un niveau laser pour assurer l’alignement de l’oculaire avec l’optique (à 7 m du plan de l’œil). 2. Mesure de l’acuité de reconnaissance de l’éblouissement REMARQUE: Au début d’une séance expérimentale, il est confirmé que tous les éléments optiques du système sont alignés, que l’intensité lumineuse (sans atténuation) est correcte et que l’œil du sujet est dans la bonne position. La tâche est ensuite expliquée au sujet (identification par lettre), et les stimuli sont présentés dans un ordre aléatoire à différents niveaux d’intensité. L’objectif est de trouver l’intensité la plus élevée à laquelle un sujet peut encore identifier correctement les lettres individuelles (avec le seuil réel défini de manière probabiliste à 75% de détection correcte, 6 correctes sur 8). Utilisez la méthode des limites (pour se rapprocher du seuil) puis des stimuli constants pour obtenir une valeur précise du seuil d’acuité de reconnaissance de l’éblouissement du sujet.NOTE: Il existe des méthodes psychophysiques plus précises (détection de signaux, choix forcé), mais cette méthode a été utilisée en fonction du nombre de mesures et des contraintes de temps. Utilisez un générateur de lettres aléatoires pour organiser les lettres sur la roue dans un ordre unique et aléatoire. Utilisez des lettres pour les ouvertures que l’on trouve couramment dans d’autres tâches de reconnaissance (par exemple, graphique de Snellen, lettres de Sloan).NOTE: Les lettres utilisées dans la présente méthode étaient P, L, D, U, Z, E, T et F. Avant de commencer le protocole, expliquez la nature de la tâche expérimentale en montrant le sujet des stimuli supra-reshold. Assurez-vous que le sujet est conscient que la tâche est assez simple: la lettre peut-elle être vue ou non? Exécutez suffisamment d’essais pour générer une fonction psychométrique qui permet de dériver un seuil probabiliste précis. 3. Construction de l’halomètre Utilisez les mêmes étapes 1.1-1.2 dans la configuration de la table optique pour ces mesures. Assurez-vous que la lumière de la source éclaire l’arrière du bouclier lumineux sur un espace suffisant (13-14 cm) pour permettre une séparation des deux points. Installez le bouclier lumineux et assurez-vous qu’il sert de déflecteur en bloquant la majeure partie de la lumière provenant de la source lumineuse afin que le sujet ne voie que la lumière provenant de l’ouverture et contienne une petite ouverture (~ 4 mm) pour les mesures de halo / rayon. Apposez un micromètre numérique à l’arrière du bouclier lumineux à utiliser pour mesurer la séparation physique des deux points lumineux.REMARQUE: L’ouverture doit être produite par deux ouvertures attenantes et mobiles (2 mm chacune), et le bouclier doit contenir un déflecteur pliable tel que, lorsque les ouvertures sont écartées, le déflecteur empêche la lumière de passer entre elles. Pour maintenir la cohérence avec ce protocole, assurez-vous que la puissance lumineuse mesurée au niveau du bouclier lumineux est de 10cd/m2. Conformément au schéma (Figure 2)13, placez les étriers de centrage dans l’espace entre le bouclier lumineux et la position stabilisée de la tête des sujets (un simple repose-menton et front). Assurez-vous que les mâchoires de l’étrier sont alignées avec l’ouverture de 4 mm et ~ 13-14 cm de hauteur.REMARQUE: Il est utile de mettre du matériel réfléchissant du côté du sujet afin qu’ils puissent être clairement vus. Les mâchoires se déplacent également du centre, et leur position est indiquée par une échelle de Vernier. Pour maintenir la cohérence avec la configuration utilisée dans ce protocole, vérifiez que le bouclier lumineux est d’environ 100 cm et que les étriers sont à environ 60 cm du plan de l’œil du sujet. Lorsque vous effectuez les mesures en deux points, utilisez un objectif à longue focale. Déterminez l’emplacement exact de cette lentille finale en fonction de la distance focale et de la distance par rapport au bouclier lumineux et au plan de l’œil du sujet. Retirez cet objectif lorsque vous effectuez les mesures de halo/rayon.REMARQUE: Une lentille plano-convexe achromatique de 200 mm à 18 cm du plan de l’œil a été utilisée dans cette configuration (cela place l’œil dans le faisceau de mise au point, mais pas au plan de mise au point, l’œil est antérieur au point focal final). Ceci est utilisé parce que les individus avec une très bonne acuité et une faible dispersion peuvent souvent voir deux petits points de lumière adjacents même lorsqu’ils sont très proches. L’objectif de mise au point provoquera le chevauchement des points et agrandira la distance nécessaire pour distinguer deux points. Utilisez un étalon de réflectance blanche placé à l’œil et un radiomètre spectral télescopique pour mesurer le rendement lumineux spectral, à la fois radiométrique et photométrique, afin de s’assurer que le spectre visible présente les caractéristiques souhaitées (dans ce cas, la lumière du soleil simulée, Figure 2). Pour surveiller la production d’énergie plus souvent et avec un détecteur très sensible, utilisez un radiomètre ordinaire avec une tête photo à base de silicium.REMARQUE: Ces appareils de mesure de la puissance lumineuse donneront à la fois la forme spectrale de la courbe et les valeurs photométriques (mesurées dans la même position à l’œil lui-même). 4. Géométrie de l’éblouissement REMARQUE : Avant les essais, les sujets ont reçu des exemples de l’apparition de halos et de sursauts d’étoiles dans des scènes naturelles (voir la figure 3). Une fois que le sujet est aligné, déplacez les mâchoires de l’étrier jusqu’à ce qu’il entoure simplement le halo, puis jusqu’à ce qu’il soit juste à la circonférence extérieure des éclats d’étoiles ou des rayons. Obtenez le seuil en faisant la moyenne de l’écart dans les deux sens (de l’intérieur vers l’extérieur et vers l’extérieur vers l’intérieur). Lorsque vous commencez les mesures en deux points, assurez-vous de la proximité maximale des deux ouvertures de 2 mm; Notez que le stimulus apparaîtra comme un seul point lumineux et lumineux. Écartez lentement les deux ouvertures, en quantifiant la distance par le micromètre numérique orienté vers l’arrière, centré sur les ouvertures. À partir du « point zéro » (ouvertures attenantes), demandez aux sujets d’indiquer quand la propagation de chaque point lumineux ne se chevauche pas (généralement une direction fonctionne bien ici). Comme une erreur peut être rencontrée si le sujet devient mal aligné avec le système, utilisez une caméra de petit calibre (avec infrarouge) pour vous assurer que l’œil reste toujours dans la bonne position.

Representative Results

Pour les mesures d’acuité de l’éblouissement, 20 sujets jeunes (âge moyen = 19 ans, écart-type (ET) = 1 an) avec une bonne acuité ont été testés. Les résultats présentés à la figure 6 indiquent la variation du nombre de lettres observées à un niveau d’intensité relativement lumineux. Une autre approche d’analyse des données serait d’utiliser l’identification correcte pour générer une fonction psychométrique avec un seuil défini comme 6 identifications sur 8 (l’énergie à 75% d’identification correcte). Comme le montre la figure 6,il existe de grandes variations même lors du test de jeunes sujets en bonne santé. Les données des mesures des halos et des rayons sont présentées à la figure 7A,B et proviennent d’un échantillon différent de 23 jeunes sujets (âge moyen = 20 ans, ET = 4 ans). Les deux échantillons ont été recrutés parmi la population étudiante de l’Université de Géorgie. Tous ces sujets avaient une bonne acuité (20/20) et/ou ont été corrigés avec des lentilles de contact transparentes. La distance minimale (mm) requise pour résoudre deux points de lumière distincts (les seuils à deux points ici) a également été mesurée. Ces données sont illustrées à la figure 8. Comme le montrent la figure 6, la figure 7et la figure 8,bien que l’échantillon soit si homogène (composé d’observateurs relativement jeunes et en bonne santé avec une bonne vision), il y avait une grande variation dans les mesures comportementales de la dispersion. Cela suggère que les mesures cliniques standard de la fonction visuelle (p. ex., l’acuité) ne parviennent pas à quantifier de nombreux attributs visuels qui ont probablement une incidence sur la performance visuelle dans des conditions réelles. Figure 1: Deux scénarios de conduite nocturne. (A) Dispersion intraoculaire minimale des phares de la voiture avec le piéton sur la route clairement visible. (B) Forte dispersion intraoculaire des phares de la voiture, obscurcissant le piéton sur la route. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Figure 2: Graphique représentant la distribution spectrale de la lumière du soleil de midi (rouge), de la source lumineuse de la lampe à arc au xénon (noir) et d’une source LED blanche très lumineuse (bleu). Abréviation : LED = diode électroluminescente. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Figure 3: Exemples de symptômes de PDP : rayons (à l’extrême gauche), halos (à gauche) et sursauts d’étoiles (à droite) et diffusion de lumière à 2 points (à l’extrême droite). Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure. Figure 4: Représentation sémantique de la fonction d’étalement ponctuel et illustration visuelle des phares de voiture. Énergie relative sur l’axe des y et angle visuel sur l’axe des x; illustration visuelle de la façon dont la séparation entre deux points lumineux (phares) est une mesure comportementale de sa largeur. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Figure 5: Dessin conceptuel du système d’acuité de l’éblouissement. Les composants comprennent (a) une source de lumière au xénon, (b) une lentille collimatrice, (c) un bain-marie, (d) une lentille de mise au point, (e) un filtre circulaire (filtre à densité neutre de 100 mm), (f) un porte-filtre, (g) une lentille, (h) des ouvertures de lettres dans une roue rotative circulaire, (i) une correction de réfraction (lentilles d’essai), (j) une lecture numérique du potentiomètre à filtre circulaire. Abréviations : CL = lentille collimante ; FL = objectif de mise au point; L = lentille; TL = lentilles d’essai. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Figure 6: Un histogramme montrant le nombre de lettres que chaque sujet a pu identifier lorsque la luminance du stimulus a été maintenue à une constante lumineuse (énergie absolue, 16 392 cd/m2). Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure. Figure 7: Un histogramme montrant les différences individuelles dans un échantillon de 23 jeunes observateurs en bonne santé. (A) Différences individuelles dans le graphique du diamètre du halo. (B) Différences individuelles dans le graphe diamater Starburst. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Figure 8: Un histogramme montrant la distance minimale où deux petits points lumineux ne se chevauchaient pas (seuils à deux points). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. 

Discussion

Les conséquences visuelles de la diffusion intraoculaire sont souvent évaluées comme une incapacité à l’éblouissement et un inconfort17,18. Ces méthodes se concentrent directement sur le dysfonctionnement et la légère douleur qui accompagnent la lumière intense, mais pas directement sur la façon dont elle désactive la vision. Le comment est également important, cependant, parce que la dispersion intraoculaire n’affecte pas seulement la vision quand elle est intense. Même une image visuelle de faible intensité (par exemple, faible luminance, cibles à faible contraste) peut être dégradée par la diffusion de la lumière. L’optique sous-jacente15 peut être décrite par le rapport de Strehl, la fonction d’étalement ponctuel ou l’indice de diffusion (largement indépendant de la luminance). Une autre méthode, efficace même à faible luminance (10 cd/m2 danscette configuration), consiste à mesurer la séparation de deux sources ponctuelles de lumière. Les individus ayant une fonction d’étalement de points plus large auront besoin de plus de séparation avant que deux petits points de lumière n’apparaissent distincts. La méthode du critère de Rayleigh pour quantifier la propagation de deux sources lumineuses ponctuelles de petite taille a une longue histoire19. En l’espèce, cette méthode a été adaptée pour augmenter sa validité écologique (par exemple, en utilisant du xénon blanc qui simulait la lumière du soleil de midi).

La figure 5 montre un dessin conceptuel du système d’acuité de l’éblouissement. En substance, cela commence par une source de lumière blanche brillante qui simule la lumière du soleil (les ampoules au xénon sont généralement un bon choix, 1000 watts fournissent une intensité suffisante). La lumière de la source est refroidie au bain-marie (transparente à la lumière visible), puis manipulée par une série de lentilles qui transportent la lumière dans des faisceaux focalisés et collimés. Un filtre circulaire à densité neutre atténue la lumière qui est ensuite passée à travers des ouvertures en forme de lettre. Le sujet est assis à une distance fixe du stimulus isolé (~7 m) et voit le stimulus avec un œil à la fois (position de l’œil fixée par une coupe oculaire). Ce que le sujet voit, c’est une série de lettres qui sont elles-mêmes la source d’éblouissement. Lorsque la lumière est trop intense pour un sujet donné, une identification correcte et cohérente n’est pas possible. Les seuils d’acuité d’éblouissement peuvent être définis à l’aide d’un certain nombre de techniques psychophysiques classiques.

La conception de base de l’halomètre est similaire au dispositif d’acuité d’éblouissement décrit ci-dessus et peut utiliser la même source lumineuse (un xénon intense) et le même tableau optique13. Les deux éléments qui diffèrent sont l’introduction d’un bouclier lumineux qui contient de petites ouvertures mobiles et des étriers de précision de centrage. L’ouverture du bouclier lumineux mesure 4 mm de diamètre et est rétroéclairée par la source lumineuse. La lumière à large bande traversant ce petit trou crée une source de point lumineux qui se propage (le motif déterminé par les caractéristiques optiques de l’observateur, donc pour certains, il rayons plus, d’autres ont un halo plus diffus), et les étriers sont utilisés pour mesurer cette géométrie. L’ouverture de 4 mm dans le bouclier lumineux peut être divisée en deux ouvertures plus petites (2 mm chacune) qui peuvent être lentement écartées jusqu’à ce que la propagation de chacune ne se chevauche pas. Cette distance (suivie d’un micromètre sur le bouclier lumineux) est utilisée comme fonction d’étalement de points dérivée du comportement (seuils à deux points).

Les diamètres du halo (lumière diffuse autour de la source ponctuelle) et de l’étoile (rayons concentriques rayonnant vers l’extérieur à partir de la source ponctuelle) ont été déterminés en utilisant la méthode des limites (en mode ascendant et descendant). Le chercheur a déplacé les mâchoires de l’étrier (vers l’extérieur du centre) jusqu’à ce que le sujet indique que les guides entouraient simplement le halo ou le sursaut stellaire. Lors des mesures en deux points, les deux minuscules ouvertures adjacentes sont rapprochées lentement (horizontalement) et les sujets indiquent quand la propagation de chaque point lumineux ne se chevauche pas (par exemple, lorsqu’ils perçoivent pour la première fois un petit espace noir entre les deux points). Un schéma technique du système a été décrit par Hammond et al.13.

Mesurer la façon dont la lumière se diffuse indique la nature (et la correction) du problème. Les éclats d’étoiles (rayons périphériques), les halos, l’incapacité et l’inconfort de l’éblouissement ont tous des caractéristiques individuelles. Lorsque l’œil est compromis par le vieillissement, la maladie9ou la chirurgie8,ces phénomènes optiques changent également de manière distincte. Les halos, par exemple, sont souvent considérés comme un voile relativement homogène, tandis que les sursauts d’étoiles ont tendance à ne pas être homogènes et à s’étendre à la périphérie. Ce schéma est clairement démontré par Hammond et al.13.

Ces différents modèles impliquent la nécessité de différents types de correction7. Par exemple, les pigments maculaires (pigments jaunes concentrés dans la macula) se sont révélés utiles pour corriger l’éblouissement central (voile léger dans la ligne de mire)20. Cependant, comme ces pigments ne sont que dans et autour de la fovéa rétinienne, ils n’influencent pas la diffusion de la lumière en dehors de cette zone21. À cette fin, le filtrage dans la partie la plus antérieure de l’œil est souhaitable, comme avec l’utilisation de lunettes teintées22, de lentilles de contact13ou d’implants intraoculaires23. Toutes choses étant égales par ailleurs, les personnes ayant une acuité d’éblouissement optimale peuvent discerner des lettres à des intensités beaucoup plus élevées que celles ayant une faible acuité d’éblouissement.

Des études antérieures ont également montré que les mesures de la diffusion de la lumière ne sont pas bien corrélées avec des mesures plus couramment mesurées telles que l’acuité visuelle4. Cela a motivé le développement d’une méthode de diffusion de la lumière qui a été directement associée aux jugements d’acuité (analogue à un graphique de Snellen). Les méthodes précédentes étaient basées sur la détection ou la résolution (par exemple, voir des barres individuelles dans des caillebotis de fréquence variable) par opposition à la reconnaissance. Cependant, l’acuité de reconnaissance, comme d’autres formes, dépend du contraste entre deux éléments au sein d’une image. La diffusion de la lumière peut dégrader cette différence et était la mesure dépendante dans les évaluations actuelles de l’acuité de l’éblouissement. Comme le montrent les résultats empiriques de cet échantillon jeune et largement homogène, toutes choses égales par ailleurs, il existe de grandes différences individuelles dans la façon dont la diffusion de la lumière affecte le fonctionnement visuel dans des conditions réelles.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Les auteurs tiennent à remercier la Dre Sarah Saint pour son aide dans la collecte des données de l’halomètre.

Materials

Glare Recognition Acuity: *Indicates handmade equipment
100 mm Circular Neutral Density Filter Edmund's Optical Stock #54-082
1000W xenon arc lamp Bulb) Newport Model 6271
Breadboard optics table Newport Model IG-36-2
*Chin rest assembly
*Circular rotator and letter apertures Letter apertures can be constructed or purchased as metal stencils
*Digital potentiometer and readout This simply supplies a nominal readout for the position of the circular wedge (essentially a voltmeter connected to a potentiometer)
Plano-convex achromatic lenses Edmund's Optical Model KPX187-C 100 mm EFL, anti-reflective coating in the visible, 50.8 mm diameter (mounting is also available from this supplier)
Radiometer Graseby Optronics United Detection Technology (UDT) Model S370
Research arc lamp housing and power supply Newport Model 66926
Spectral radiometer PhotoResearch Inc PR650
Trial lenses Premier Ophthalmic Services SKU: RE-15015
*Water bath Two optical flats enclosing a cylindrical tube filled with water containing a small amount of formalin
Halometer: *Indicates handmade equipment
1000 W xenon arc lamp Same as above
Arc lamp power supply Same as above
Breadboard optics table Same as above
*Calipers
*Chin and forehead rest
Digital micrometer Widely available
*Light shield Must be able to serve as a baffle, equipped with a collapsible baffle, equipped with two movable apertures (2 mm each)
Plano-convex achromatic lens Edmund's Optical 200 mm Effective Focal Length
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Nightingale, J., Hammond, B. R. Measuring the Behavioral Effects of Intraocular Scatter. J. Vis. Exp. (168), e62290, doi:10.3791/62290 (2021).
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