Verblinding en Strooilicht Tom van den Berg, natuurkundige Netherlands Institute for Neuroscience

1. 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 TJTP van den Berg

2. Web search “glare pilots” maandag 30 sept 2013, 1.080.000 hits Hits 1, 2, 4, 5 Hit 1: vliegen tegen de zon in Verblinding veroorzaakt vliegtuigcrash TJTP van den Berg

3. Hit 2: zichtbaarheid in de kockpit Verblinding maakt ipad onleesbaar TJTP van den Berg

4. Hit 4: verblinding veroorzaakt vermoeidheid TJTP van den Berg

5. Hit 5 verblinding door lasers Als strijdmiddel En “recreatief” TJTP van den Berg

6. Flight simulator onderzoek naar verblinding door laser TJTP van den Berg

7. TJTP van den Berg

8. Remedie erger dan de kwaal? TJTP van den Berg

9. EASA keuringseis: verblindingsgevoeligheid “normaal” Hoe daar invulling aan te geven? TJTP van den Berg

10. 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. TJTP van den Berg

11. Historisch verblinding = strooilicht 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. TJTP van den Berg

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

13. Strooilicht en de “punt-spreid-functie” TJTP van den Berg

14. 2 effecten van media verstoring lichtspreiding over grote hoekafstanden (strooilicht) en over kleine hoeken (brekingsfouten, gezichtsscherpte) aberrometry double pass 20’ 2° 5mm pupil 24° TJTP van den Berg TJTP van den Berg 14

15. 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 Point Spread Function (PSF) 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 TJTP van den Berg TJTP van den Berg 15

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

17. Strooilicht effecten Non-traffic related effects The signs in the NORI elevator Normal 67y, log(s)=1.3 Early cataract, log(s)=1.6 TJTP van den Berg

18. Strooilicht effecten Non-traffic related effects Against-the-light face recognition Young normal some cataract, log(s)=1.4 TJTP van den Berg

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

20. Strooilicht effecten Glare is not restricted to twilight conditions TJTP van den Berg

21. Strooilicht effecten 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 TJTP van den Berg

22. Strooilicht effecten 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 TJTP van den Berg

23. Strooilicht effecten TJTP van den Berg

24. TJTP van den Berg

25. 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 TJTP van den Berg

26. 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 TJTP van den Berg

27. Psychophysical method “Compensation Comparison” Van den Berg, Coppens, Franssen ARVO 2005 Patent owned by Royal Academy and licensed to Oculus Oculus C-Quant • Vergelijkingstestvoorbepaling van strooilicht-intensiteit. • 2 veldjes, één met alleenstrooilicht, de ander met vergelijkingslicht • Patient geeft met 2 knoppenaanwelkveldjesterker is • Functional value: straylight parameter “s”, given as log(s) (compare logMAR) • 1.5 min. test duration • Objective assessment • Estimation of individual measurement reliability TJTP van den Berg TJTP van den Berg 27

28. Test van de methode door verstrooiende filters te gebruiken met gecalibreerde waarde 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 TJTP van den Berg

29. Strooilicht in oculair gezonde populatie “normale” toename met de leeftijd. Verdubbeling bij 65jr 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. TJTP van den Berg

30. 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 TJTP van den Berg

31. www.lasik-center.com TJTP van den Berg

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

33. Een piloot, ontevreden na het laseren van zijn ogen TJTP van den Berg

34. . . Decimal VA 1.0 Straylight 3x increased 80y TJTP van den Berg

35. . . Preop good LASIK case Decimal VA 1.0 straylight normal TJTP van den Berg

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

37. . . Preop worst LASIK case seen Decimal VA 1.0 straylight normal TJTP van den Berg

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

39. 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 TJTP van den Berg

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

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

42. Strooilicht in de populatie B lens veroudering / staar (cataract) TJTP van den Berg

43. Strooilicht in de populatie “normale” toename met de leeftijd 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. TJTP van den Berg

44. 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. TJTP van den Berg

45. Strooilicht in de populatie C strooilicht na vervanging ooglens door implant (staaroperatie) TJTP van den Berg

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

47. . . Cataract preop Decimal VA 0.7 Straylight 8x increased TJTP van den Berg 47

48. . . Cataract postop Decimal VA 0.9 Straylight low age-normal RdamLM6 16Maa2011 TJTP van den Berg 48

49. Oculus C-Quant 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 95% chance of improvement log(s)=1.4 (309 cataract surgeries) Reference level log(s)=0.9 normal phakic interval TJTP van den Berg

50. 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 TJTP van den Berg