kth.sePublications KTH
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Dual-angle open field wavefront sensor for simultaneous measurements of the central and peripheral human eye
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Applied Physics, Biomedical and X-ray Physics.ORCID iD: 0000-0003-1741-5096
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Applied Physics, Biomedical and X-ray Physics.ORCID iD: 0000-0002-4894-7944
2020 (English)In: Biomedical Optics Express, E-ISSN 2156-7085, Vol. 11, no 6, p. 3125-3138Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

We have developed a novel dual-angle open field wavefront sensor. This device captures real-time foveal and peripheral Zernike aberrations, while providing natural binocular viewing conditions for the subjects. The simultaneous data recording enables accurate analysis of changes in ocular optics with accommodation overcoming any uncertainties caused by accommodative lag or lead. The instrument will be used in myopia research to study central and peripheral ocular optics during near work and to investigate the effects of optical myopia control interventions. Proof of concept measurements, performed on an artificial eye model and on 3 volunteers, showed good repeatability with foveal-peripheral data synchronization of 65 msec or better. The deviations from subjective cycloplegic refractions were not more than 0.31 D. Furthermore, we tested the dual-angle wavefront sensor in two novel measurement schemes: (1) focusing on a close target, and (2) accommodation step change.

Place, publisher, year, edition, pages
The Optical Society , 2020. Vol. 11, no 6, p. 3125-3138
National Category
Ophthalmology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-279230DOI: 10.1364/BOE.391548ISI: 000548459300007PubMedID: 32637246Scopus ID: 2-s2.0-85085840982OAI: oai:DiVA.org:kth-279230DiVA, id: diva2:1499380
Note

QC 20201109

Available from: 2020-11-09 Created: 2020-11-09 Last updated: 2023-02-17Bibliographically approved
In thesis
1. Peripheral Optics of the Human Eye:Applied Wavefront Analysis
Open this publication in new window or tab >>Peripheral Optics of the Human Eye:Applied Wavefront Analysis
2020 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [sv]

I denna avhandling används vågfrontsanalys för att studera ögats perifera optik med betoning på dess betydelse för utvecklingen av närsynthet (myopi). Syftet är att hitta egenskaper i den perifera bildkvalitén som skulle kunna användas av ögat för att reglera dess tillväxt. Avhandlingsarbetet består av följande delar: • Litteraturgenomgång och analys av populationsdata på det oackommoderade ögats perifera optik över det horisontella synfältet (artikel B). Denna översiktsartikel beskriver en metod för att analysera perifer vågfrontsdata och presentera sammanställd data för olika grupper: (a) populationsmedelvärden, (b) närsynta och (c) rättsynta. • Utveckling av en ny typ av vågfrontssensor med öppet synfält och dubbla kanaler (artikel D). Detta instrument möjliggör tidsupplösta och simultana mätningar av de centrala och perifera vågfrontsfelen i realtid med ett öppet binokulärt synfält. • Undersökning av den optiska kvalitén i närsynta och rättsynta ögon vid olika ackommodationsnivåer (artikel F). Det unika i detta arbete är att ögats ackommodationstillstånd följs i realtid vilket ger utökade möjligheter till noggrann analys av både dynamik och medelvärden hos den centrala och perifera optiska kvalitén. • Användning av vågfrontsanalys för att klargöra optikens betydelse för olika perifera synkvalitéer, så som synskärpa och kontrastkänslighet (artikel A, C, E). Resultaten av dessa studier visar på fördelen med binokulärt synfält och simultana centrala mätningar när perifera aberrationer undersöks vid ackommodation. Den relativa perifera refraktionen blir mer negativ med ökande ackommodation för de närsynta ögonen, medan förändringarna i de rättsynta ögonen är små. Den totala perifera optiska kvalitén var dock likartad för både närsynta och rättsynta och varierade knappt mellan avlägsna och närliggande objekt. Mätningarna indikerar även att ögats ackommodationsnivå inte är den huvudsakliga orsaken till storleken på mikrofluktuationer i ackommodationen. Oberoende av centralt brytningsfel, visade det sig att perifer lågkontrastsyn förbättras med korrektion av monokromatiska aberrationer, men att effekten av kromatiska aberrationer är försumbar. Slutligen visar studierna att multifokala kontaktlinser som utformats för att bromsa närsynthet, MiSight® , försämrar synfunktionen både vad gäller ackommodation och perifer lågkontrastresolution.

Abstract [en]

This thesis is dedicated to implementing wavefront analysis for studying the peripheral optics of the human eye with an emphasis on its relation to myopia. The aim is to find properties in the peripheral image quality. The work consists of the following main parts: • Literature review and analysis of population data on ocular aberrations of the relaxed eye over the horizontal visual field (Paper B). This paper recommends a method for the peripheral wavefront analysis and presents data for different groups of people: (a) population average, (b) myopic, and (c) emmetropic subjects. • Development of a novel, dual-angle, open field wavefront sensor (Paper D). The device enables recording of real-time, simultaneous fovealperipheral wavefront measurements, while providing a binocular open field of view. • Studying optical quality for myopic and emmetropic subjects under different accommodation demands (Paper F). The novelty of this work is the real-time accommodation state tracking, allowing a more accurate data analysis of both the dynamic and the average foveal and peripheral optical quality. • Using wavefront analysis to understand the contribution of optics to different aspects of peripheral human vision, such as resolution acuity and contrast sensitivity (Papers A, C, E). The results obtained in this work show the benefit of binocular viewing and real-time foveal measurements when studying peripheral aberrations under accommodation. With increasing accommodation, the relative peripheral refraction of myopic eyes becomes more negative, while the changes for the emmetropic eyes are small. However, the total peripheral optical quality proved to be similar between myopic and emmetropic subjects and varied little between distant and near objects. The results also suggest that the accommodative response is not the leading factor defining the magnitude of the microfluctuations in accommodation. Peripheral low contrast vision, irrespective of the foveal refractive error, is demonstrated to improve when monochromatic aberrations are corrected, while the effects of chromatic aberrations are negligible. Finally, the myopia control MiSight® multifocal contact lenses are shown to reduce vision performance in accommodation as well as in peripheral low-contrast resolution.

Place, publisher, year, edition, pages
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2020. p. 70
National Category
Other Physics Topics
Research subject
Physics, Optics and Photonics
Identifiers
urn:nbn:se:kth:diva-287323 (URN)978-91-7873-735-2 (ISBN)
Public defence
2021-01-22, Via Zoom https://kth-se.zoom.us/j/67730175907, Stockholm, 13:00 (English)
Opponent
Supervisors
Available from: 2020-12-10 Created: 2020-12-07 Last updated: 2022-06-25Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

Other links

Publisher's full textPubMedScopus

Authority records

Romashchenko, DmitryLundström, Linda

Search in DiVA

By author/editor
Romashchenko, DmitryLundström, Linda
By organisation
Biomedical and X-ray Physics
In the same journal
Biomedical Optics Express
Ophthalmology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
pubmed
urn-nbn

Altmetric score

doi
pubmed
urn-nbn
Total: 34 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf