Grupa Optyki Widzenia

http://www.vog.if.pwr.wroc.pl/

 

Ludzkie oko pasjonuje nie tylko lekarzy okulistów, ale też inżynierów. Jego funkcje optyczne oraz zachodzące wewnątrz procesy są wciąż nie do końca poznane.

W Zespole Optyki Widzenia prowadzimy badania naukowe dotyczące właściwości oka ludzkiego, jak również aktywności układu sercowo-naczyniowego i jego zależności z dynamiką gałki ocznej.

 

 

Kraj łez jest taki tajemniczy! (Antoine de Saint-Exupéry)

Jednym ze schorzeń oczu, z którym coraz częściej spotykają się okuliści jest zespół suchego oka, na który cierpi miliony dorosłych ludzi. Liczba ta wzrasta z roku na rok, głównie ze względu na popularność soczewek kontaktowych, których noszenie często niekorzystnie wpływa na strukturę rogówki i film łzowy oraz ze względu na tryb życia w krajach rozwiniętych, np. poprzez częste przebywanie w pomieszczeniach klimatyzowanych. Niestety, obecnie stosowane kliniczne metody pomiaru filmu łzowego są inwazyjne, subiektywne, często jakościowe, pracochłonne i nie zawsze miarodajne. Z tego powodu możliwości wczesnej diagnozy zespołu suchego oka są w praktyce bardzo ograniczone. Wyzwaniem jest opracowanie dokładnych, obiektywnych i nieinwazyjnych metod pomiaru filmu łzowego. Do takich należą metody interferometryczne.


Pomiar filmu łzowego metodą interferometryczną

Nasze badania skupione są nad:

  • udoskonaleniem interferometrycznych metod pomiaru filmu łzowego na oku i soczewkach kontaktowych;
  • zagadnieniem wpływu materiału, z którego skonstruowana jest soczewka kontaktowa, na jakość filmu łzowego.

Liczymy na to, że nasza praca w przyszłości przyczyni się do wyprodukowania soczewki kontaktowej mającej minimalny wpływ na zdrowie oka.

 

„Świat biologii jest częścią otaczającego nas świata fizyki i naturalnie stanowi obiekt wielu nierozwiązanych problemów w mechanice.” (Y. C. Fung)

Pierwsze próby identyfikacji strukturalnej ludzkiej rogówki podejmowano jeszcze pod koniec XIX wieku. Możliwości obliczeniowe znacznie wzrosły, gdy pojawiły się komputery, co zmieniło strategię rozwiązań konstrukcji mechanicznych. Realna stała się możliwość utworzenia biomechanicznego modelu gałki ocznej.

W ciągu ostatnich lat ośrodki okulistyczne i techniczne na świecie współpracują prowadząc biomechaniczne badania, których celem jest wyjaśnienie mechanizmu działania układu optycznego ludzkiego oka, przyczyn zaburzeń widzenia oraz opracowania metod ich korekcji. W większości są to parametry trudne lub niemożliwe do dokładnego oszacowania, dlatego też istnieje konieczność udoskonalania i prowadzenia badań na modelach fizycznych, numerycznych uzupełnianych i weryfikowanych wiedzą kliniczną.

Numeryczne modelowanie ludzkiej gałki ocznej łączy na gruncie biomechaniki badania optyczne i mechaniczne aspekty oka. Prowadzone w naszym zespole eksperymenty łączą więc po trosze wiedzę z takich dziedzin jak: fizyka, optyka, mechanika, okulistyka, biologia i informatyka. Jednym z  kierunków badań jest opracowanie biomechanicznego modelu zewnętrznych powłok ludzkiej gałki ocznej. Podstawowe zastosowania takiego modelu miałyby obejmować przede wszystkim przypadki kliniczne, takie jak chirurgia refrakcyjna oraz różnego rodzaju techniki pomiaru ciśnienia wewnątrzgałkowego.

 

Z sercem związało się teraz me oko. (William Shakespeare, Sonet 47, w przekładzie J.S.Sito)

Ludzkie oko pozostaje w nieustannym ruchu. O ile szybkie, obrotowe ruchy całej gałki ocznej są dość powszechnie rejestrowane w celu określenia pewnych schorzeń neurologicznych, ale także oceny atrakcyjności stron internetowych i projektów reklamowych, to wciąż mało wiemy o mikroruchach poszczególnych elementów gałki ocznej.

Tymczasem okazuje się, że wskutek przepływu krwi przez oko rogówka, źrenica i soczewka oczna ulegają pulsacyjnym przemieszczeniom i deformacjom. O zjawisku tym wciąż niewiele wiemy. Jednym z celów naukowców z Zespołu Optyki Widzenia jest opracowanie bezdotykowej i bezpiecznej metody pomiaru pulsacyjnych przemieszczeń rogówki, zwanych także tętnem gałkowym.

Dynamiczny pomiar topografii rogówki


Wykorzystujemy istniejące na rynku nieinwazyjne urządzenia pomiarowe, takie jak keratometr i tomograf optyczny, ale także tworzymy nowe metody jak np. ultradźwiękowy pomiar pulsacji rogówki.


Synchroniczne pomiary przepływu krwi i tętna gałkowego

Jednocześnie z pomiarami na oku monitorujemy aktywność pracy serca i układu krążenia poprzez rejestrowanie sygnałów EKG, pulsu, fali oddechu i ciśnienia krwi. Sygnały te analizowane są za pomocą złożonych algorytmów numerycznych. Sprawdzamy z jakimi częstotliwościami pulsuje rogówka oraz ile czasu upływa między przepływem krwi z serca do oka. Poprzez badanie osób zdrowych oraz chorujących np. na jaskrę chcemy znaleźć takie cechy sygnałów, które pozwolą na diagnostykę chorób oczu związanych z zaburzeniami przepływu krwi przez oko, jak również diagnostykę chorób układu krwionośnego.

 

Tajemnice zmian ciśnienia wewnątrzgałkowego.

Jednym z podstawowych badań okulistycznych jest tonometria, polegająca na pomiarze ciśnienia wewnątrz oka.  Podwyższone ciśnienie wewnątrzgałkowe to najważniejszy czynnik ryzyka jaskry – choroby prowadzącej do zniszczenia nerwu wzrokowego, co skutkuje utratą wzroku.


Dynamiczny pomiar ciśnienia wewnątrzgałkowego

Obecnie stosowanych jest wiele metod pomiaru ciśnienia wewnątrzgałkowego, różniących się znacznie dokładnością  pomiaru. Celem badań realizowanych w Naszym zespole jest zatem weryfikacja dokładności pomiarów tonometrycznych oraz badanie zależności pulsacyjnych przemieszczeń rogówki oka od wartości i amplitudy zmian ciśnienia wewnątrzgałkowego.