Verblinding en Strooilicht TJTP van den Berg Brussel 4Okt2013 Verblinding en Strooilicht Tom van den Berg, natuurkundige Netherlands Institute for Neuroscience Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences t.j.vandenberg@nin.knaw.nl www.nin.nl Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Web search “glare pilots” maandag 30 sept 2013, 1.080.000 hits Hit 1: vliegen tegen de zon in Verblinding veroorzaakt vliegtuigcrash Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Hit 2: zichtbaarheid in de kockpit Verblinding maakt ipad onleesbaar Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Hit 4: verblinding veroorzaakt vermoeidheid Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Hit 5 verblinding door lasers Als strijdmiddel En “recreatief” Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Flight simulator onderzoek naar verblinding door laser Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Remedie erger dan de kwaal? Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

verblindingsgevoeligheid “normaal” Hoe daar invulling aan te geven? TJTP van den Berg EASA keuringseis: verblindingsgevoeligheid “normaal” Hoe daar invulling aan te geven? Brussel 4Okt2013 Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

The seeming luminosity of the light spreading. TJTP van den Berg Brussel 4Okt2013 Het Probleem Everybody experiences a spreading of light around bright light sources. It deteriorates vision, because contrast is lost. To what extent? The seeming luminosity of the light spreading. Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Historisch verblinding = strooilicht TJTP van den Berg Historisch verblinding = strooilicht Brussel 4Okt2013 Holladay (1926), Stiles (1928-29), Crawford (1936) Dispute on neuronal versus optical nature of glare decided in favor of the optical nature. This is now generally accepted. International Standards Committee (CIE) decided to identify disability Glare = Retinal Straylight since disability glare can so fully be understood on the basis of straylight. Studies have identified the light scattering processes in the eye that lead to retinal straylight Vos and Van den Berg 1999. CIE standards report giving equations for disability glare (=straylight) for age-normals. Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

TJTP van den Berg Brussel 4Okt2013 Strooilicht is van optische oorsprong, veroorzaakt door lichtverstrooiing in het oog door onzuiverheden/troebelingen (soort mist) Spleetlampbeelden jong en oud oog Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

en de “punt-spreid-functie” TJTP van den Berg Brussel 4Okt2013 Strooilicht en de “punt-spreid-functie” Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

2 effecten van media verstoring TJTP van den Berg TJTP van den Berg 2 effecten van media verstoring lichtspreiding over grote hoekafstanden (strooilicht) en over kleine hoeken (brekingsfouten, gezichtsscherpte) EVER 19Sep13 ESCRS 13Sep09 20’ 2° aberrometry double pass 5mm pupil 24° Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg TJTP van den Berg 14 14

Point Spread Function (PSF) TJTP van den Berg Brussel 4Okt2013 Point Spread Function (PSF) Visual acuity 1 min of arc => 0.02º Contrast sensitivity 18..3 cycl/degree => 0.06..0.33º Visual acuity 1 min of arc => 0.02º Visual acuity 1 min of arc => 0.02º Contrast sensitivity 18..3 cycl/degree => 0.06..0.33º Straylight => 1..30º CIE 1999 standard Ophthalmic and Physiological Optics 29 (2009) 345-350 Graphics by Ralph Michael Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg TJTP van den Berg 15

Effecten van strooilicht in “natuurlijke”omstandigheden TJTP van den Berg Brussel 4Okt2013 Effecten van strooilicht in “natuurlijke”omstandigheden Simulaties voor karakteristieke waardes Gebaseerd op kwantitatieve kennis van strooilicht (de “strooilicht parameter” s) Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Strooilicht effecten Non-traffic related effects TJTP van den Berg Strooilicht effecten Brussel 4Okt2013 Non-traffic related effects The signs in the NORI elevator Normal 67y, log(s)=1.3 Early cataract, log(s)=1.6 In introduction: What is ocular stray light Why interesting to know In SLM history: - Start date (why and where started, who worked on it through the years) - Explanation of the direct compensation method Explanation of the PSF, stray light parameter s and Log(s) (why Log?) Some interesting results (angular dependence, age dependence (natural cataract), iris color dependence) In Current European glare project Should there be a glare test for the future european driver license ocular examination? With three eurpean partners (VU,Tub,Sal) the relation between different measurement (acuity, …) is tested. Our contribution: new SLM test (easier. Fraud proof, fast, etc) relation eye stray light to glasses/windshield stray light one eye vs 2 eye stray light? model to explain differences in the different tests and to explain if a stray light test is really necessary Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Strooilicht effecten Non-traffic related effects TJTP van den Berg Strooilicht effecten Brussel 4Okt2013 Non-traffic related effects Against-the-light face recognition Young normal some cataract, log(s)=1.4 In introduction: What is ocular stray light Why interesting to know In SLM history: - Start date (why and where started, who worked on it through the years) - Explanation of the direct compensation method Explanation of the PSF, stray light parameter s and Log(s) (why Log?) Some interesting results (angular dependence, age dependence (natural cataract), iris color dependence) In Current European glare project Should there be a glare test for the future european driver license ocular examination? With three eurpean partners (VU,Tub,Sal) the relation between different measurement (acuity, …) is tested. Our contribution: new SLM test (easier. Fraud proof, fast, etc) relation eye stray light to glasses/windshield stray light one eye vs 2 eye stray light? model to explain differences in the different tests and to explain if a stray light test is really necessary Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

average normal eye upcoming headlights while driving at night TJTP van den Berg average normal eye Brussel 4Okt2013 upcoming headlights while driving at night increased straylight log(s) = 1.47 visual acuity 0.4 Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Glare is not restricted to twilight conditions TJTP van den Berg Brussel 4Okt2013 Strooilicht effecten Glare is not restricted to twilight conditions Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Strooilicht effecten Verblindingsonderzoek Scheepvaartseinen TJTP van den Berg Strooilicht effecten Brussel 4Okt2013 Verblindingsonderzoek Scheepvaartseinen i.o.v. RWS/Zandvliet 15 November 2007. Dr TJTP van den Berg. Nederlands Instituut voor Neurowetenschappen, Koninklijke Akademie van Wetenschappen Amsterdam, www.nin.nl Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Strooilicht effecten Verblindingsonderzoek Scheepvaartseinen TJTP van den Berg Strooilicht effecten Brussel 4Okt2013 Verblindingsonderzoek Scheepvaartseinen i.o.v. RWS/Zandvliet 15 November 2007. Dr TJTP van den Berg. Nederlands Instituut voor Neurowetenschappen, Koninklijke Akademie van Wetenschappen Amsterdam, www.nin.nl Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Strooilicht effecten Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

TJTP van den Berg Brussel 4Okt2013 Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

meting strooilicht / verblindingsgevoeligheid Occupational testing. Pilots, driver licensing FDA: standard as defined by driving simulation First complaints in early cataract development. Early cataract surgery Refractive surgery effects on clarity of the cornea (functional effect of haze) Evaluation of corneal transplant procedures Corneal dystrophies ect. Contact lens induced changes Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Strooilichtbepaling met behulp van “visuele fotometrie” TJTP van den Berg Strooilichtbepaling met behulp van “visuele fotometrie” Establish identity between the observed light and a reference light of known value Psychophysical method “Compensation Comparison” Van den Berg, Coppens, Franssen, ARVO 2005 EVER 19Sep13 Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Oculus C-Quant Psychophysical method “Compensation Comparison” TJTP van den Berg EVER 8Oct10 Psychophysical method “Compensation Comparison” Van den Berg, Coppens, Franssen ARVO 2005 Patent owned by Royal Academy and licensed to Oculus Oculus C-Quant Vergelijkingstest voor bepaling van strooilicht-intensiteit. 2 veldjes, één met alleen strooilicht, de ander met vergelijkingslicht Patient geeft met 2 knoppen aan welk veldje sterker is Functional value: straylight parameter “s”, given as log(s) (compare logMAR) 1.5 min. test duration Objective assessment Estimation of individual measurement reliability Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg TJTP van den Berg 27 27

door verstrooiende filters te gebruiken met gecalibreerde waarde TJTP van den Berg Test van de methode door verstrooiende filters te gebruiken met gecalibreerde waarde EVER 19Sep13 7 scatter models 4 subjects Examples of scatter models Perfect functional assessment of straylight in patients possible Ophthalmic and Physiological Optics 29 (2009) ) 345-350 Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Reference level log(s)=0.9 TJTP van den Berg Strooilicht in oculair gezonde populatie “normale” toename met de leeftijd. Verdubbeling bij 65jr Arvoned 1Oct10 Data from the 2003-2004 GLARE study among 2422 European drivers Frequently > 4x increased straylight levels are found. Serious visual handicap straylight increase >4x compared to young eye 2x verhoogd = ref+3sd . Reference level log(s)=0.9 Amer. J Ophthalmol. 2007 144:358-363. Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Strooilicht in de populatie A refractive chirurgie TJTP van den Berg Strooilicht in de populatie A refractive chirurgie EASA keuringseis: verblindingsgevoeligheid “normaal” Dwz binnen normale grenzen => gemiddeld plus 2x(3x) standard deviation Dit komt overeen met een verhoging tov gemiddeld met een factor 2, of 0.3 log eenheid Brussel 4Okt2013 Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

                                                                                                                                      Brussel 4Okt2013 www.lasik-center.com TJTP van den Berg

potential causes of straylight problems haze folds interface debris ingrowth etc. Brussel 4Okt2013 nnhttp://www.revophth.com/content/d/wills_resident_case_series/i/1286/c/24778/ Accessed 15 mar 2011 TJTP van den Berg 32

ontevreden na het laseren van zijn ogen TJTP van den Berg Brussel 4Okt2013 Een piloot, ontevreden na het laseren van zijn ogen Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Straylight 3x increased TJTP van den Berg Brussel 4Okt2013 . Decimal VA 1.0 Straylight 3x increased 80y Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

. Preop good LASIK case Decimal VA 1.0 straylight normal TJTP van den Berg Brussel 4Okt2013 . Preop good LASIK case Decimal VA 1.0 straylight normal Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

straylight no sign. change TJTP van den Berg Brussel 4Okt2013 . Postop good LASIK case Decimal VA 1.0 straylight no sign. change Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Preop worst LASIK case seen Decimal VA 1.0 straylight normal TJTP van den Berg Brussel 4Okt2013 . Preop worst LASIK case seen Decimal VA 1.0 straylight normal Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Postop worst LASIK case Decimal VA 1.0 Straylight 5x increased TJTP van den Berg Brussel 4Okt2013 . Postop worst LASIK case Decimal VA 1.0 Straylight 5x increased Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

2007-2011 Studies by Beerthuijzen et al., Vignal et al., TJTP van den Berg EAOO 8May2011 2007-2011 Studies by Beerthuijzen et al., Vignal et al., Lapid et al., Rozema et al., Wang et al., Paarlberg et al. Gemiddeld geen strooilichttoename na refractieve chirurgie in research centers Maar wel incidentele strooilichttoenames (correlated with clinical findings haze, interface debris, …) suggestions that refractive surgery may relieve the cornea from ill tolerated contact lenses Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 39

Sign. (P<0.01) straylight increase compared to normal population Onafhankelijke data van een militair keuringscentrum (Van Verre, Brussel). Van Bree, van Verre, Devreese, Larminier, van den Berg. Ophthalmology 2011;118:945-953. TJTP van den Berg Brussel 4Okt2013 Proposed Disability glare Limits For drivers (straylight x4) For pilots (straylight x2) Reference level (straylight x1) Sign. (P<0.01) straylight increase compared to normal population Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Demanding Professions” “Straylight Values after Refractive Surgery: Screening for Ocular Fitness in Demanding Professions” Van Bree, van Verre, Devreese, Larminier, van den Berg Ophthalmology 2011 Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Strooilicht in de populatie B lens veroudering / staar (cataract) TJTP van den Berg Strooilicht in de populatie B lens veroudering / staar (cataract) Brussel 4Okt2013 Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Reference level log(s)=0.9 TJTP van den Berg Strooilicht in de populatie “normale” toename met de leeftijd Arvoned 1Oct10 Data from the 2003-2004 GLARE study among 2422 European drivers Frequently > 4x increased straylight levels are found. Serious visual handicap straylight increase >4x compared to young eye Reference level log(s)=0.9 Amer. J Ophthalmol. 2007 144:358-363. Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Strooilicht vergeleken met gezichtsscherpte. TJTP van den Berg Brussel 4Okt2013 Strooilicht vergeleken met gezichtsscherpte. Goede gezichtsscherpte is niet genoeg danger zone for driving (at night) straylight increase >4x compared to young eye Area of serious visual handicap Data from the GLARE study among 2422 European drivers vdBerg et al. AJO July 2007 Frequently > 4x increased straylight levels are found. Visual acuity < 0.5 (<10/20) logMar>0.3 Decimal visual acuity good 1.6 1.0 0.5 bad Amer. J Ophthalmol. 2007 144:358-363. Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Strooilicht in de populatie C TJTP van den Berg Strooilicht in de populatie C strooilicht na vervanging ooglens door implant (staaroperatie) Brussel 4Okt2013 Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Staar/cataract vervanging door een (heldere) kunstlens http://www.avclinic.com/Cataract.htm Accessed 15 mar 2011 Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Straylight 8x increased TJTP van den Berg OVN 28Jan2013 . Cataract preop Decimal VA 0.7 Straylight 8x increased Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg 47

Straylight low age-normal TJTP van den Berg OVN 28Jan2013 . Cataract postop Decimal VA 0.9 Straylight low age-normal Brussel 4Okt2013 RdamLM6 16Maa2011 TJTP van den Berg 48

Oculus C-Quant Oculus C-Quant TJTP van den Berg NIOIC NGRC 24Nov12 Straylight pre- and post routine cataract surgery Straylight improvement factor 3.24 (sd 2.3) (Visual acuity improvement factor 1.74 (sd 1.4)) Oculus C-Quant Oculus C-Quant 95% chance of improvement log(s)=1.4 (309 cataract surgeries) Reference level log(s)=0.9 Here we see in total 28 eyes which had pre- and postoperative accurate straylight measurements. All these patients improved. As you can see did some patients improved more than others. It still remains a question what causes this difference. normal phakic interval Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

Reference level log(s)=0.9 Cataract center. Van der Meulen et al. JCRS2012 309 CE surgeries, no PCO. Only in a limited number of cases does straylight return to the young healthy reference level. In most cases straylight much better than the phakic best-eyes norm. Age effect on pseudophakic straylight Reference level log(s)=0.9 Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg

verblinding = strooilicht TJTP van den Berg Brussel 4Okt2013 Conclusies verblinding = strooilicht strooilicht resulteert van onzuiverheden in het oog o.a. haze door refractieve chirurgie Er is een exacte bepaling om dit te beoordelen Limietwaarde voor veeleisende beroepen (militairen, piloten) Verhoging met factor 2 (~ 65 jaar oud) Brussel 4Okt2013 TJTP van den Berg