Humán látásélesség szimulációjára alkalmas algoritmus fejlesztése
Napjainkban a szürkehályog (cataracta) műtét a leggyakrabban elvégzett sebészeti beavatkozás, melynek során a páciens saját, a betegség miatt átlátszatlanná vált szemlencséjét eltávolítáják, s helyére egy műanyag lencsét ültetnek. A látási hibák minél jobb korrigálásának érdekében a beültetendő lencséket precízen meg kell tervezni. A szem képalkotási folyamatainak jellemzésére használt fizikai mérőszámok, optikai modellezéssel, szimulációk segítségével jól meghatározhatók. Ezek közé tartoznak az optikai átviteli függvény (OTF), a modulációs átviteli függvény (MTF), a kontraszt érzékenységi függvény (CSF), a pontválasz függvény (PSF) és a hullámfront aberráció is. Orvosi szempontból azonban ezeknél a fizikai mérőszámoknál fontosabb a látásélességet leíró visus érték, mely az emberi szem érzékelt felbontóképességével kapcsolatos mérőszám. A lencsék tervezésénél elsősorban a páciens látásélességének, így a visus értéknek a maximalizálása a cél, ami nem feltétlenül az optikailag ideális lencsék esetén adódik. Ennek oka, hogy a szem optikai leképezésén kívül a retina mintavételezése, valamint az idegi elvezetések, neurális transzfer és additív zajok is befolyásolják az agykérgen kialakuló képet, amelyet végül a páciens felismer. Ebből kifolyólag célom az optikai leképező rendszer tulajdonságainak leírására használt paraméterek és a visus szám közötti összefüggés meghatározása volt.
Munkám során megismertem az irodalomban található modelleket, melyek összefüggésbe hozzák az emberi szem optikai aberrációit a visus számmal. Feltérképeztem ezen modellek fő lépéseit, úgymint a szem alkotta optikai leképező rendszer átvitelét, a retina mintavételezését, az idegi elvezetéseket leíró neurális transzfert, az additív zajok hatását és végül a felismerés mechanizmusát. Megismertem az egyes lépésekben használt alapvető feltételezéseket, közelítéseket, a modellek alkalmazhatósági feltételeit, valamint feltérképeztem előnyeiket és hátrányaikat. Az irodalomban található modellek alapján [1] felépítettem egy ezekre épülő algoritmust, amelynek segítségével az optikai aberrációk ismeretében meghatározható a visus érték. A leképezés optikai sajátságait ZEMAX [2] optikai tervezőrendszerben készített anatómiai pontosságú szemmodell [3] segítségével vettem figyelembe, míg a neurális transzfert, az additív zajok hatását és a felismerés folyamatát MATLAB [4] környezetben modelleztem. A szimulációs program több különböző paraméterét változtatva optimalizáltam a számítások pontosságát és a kód futási idejét. Szimulációs eredményeimet valós klinikai mérési eredményekkel vetettem össze, melynek alapján a modell konzisztensnek mondható a humán megfigyelésekkel.
A továbbiakban célom egy olyan kalibrációs mérési összeállítás megvalósítása, amely a klinikai méréseknél több információt szolgáltat. Ez lehetővé tenné a modell pontosabbá tételét, és az eredmények validálását. Emellett célom a teljes modell implementálása ZEMAX környezetben, a szimuláció alkalmazhatósági feltételeinek könnyítése érdekében.
Irodalom:
[1] Azadeh Faylienejad, „A Computational Model for Predicting Visual Acuity from Wavefront Aberration Measurements”, MSc thesis in Vision Science, University of Waterloo, Ontario, Canada, 2009
[2] ZEMAX, www.zemax.com
[3] Pier Giorgio Gobbi, ,,Modeling the Optical and Visual Performance of the Human Eye”, SPIE Press, Bellingham WA, USA, 2013
[4] MATLAB, www.mathworks.com/products/matlab
