Prezbiopia – wyzwanie dla optyki

Prezbiopia (pisana także przez ‘s’: presbiopia), zwana czasem starczowzrocznością, jest zwykle przedstawiana jako naturalny proces fizjologiczny zachodzący w oku, który prowadzi do zmniejszenia zakresu akomodacji, głównie w wyniku utraty elastyczności soczewki wewnątrzgałkowej i zmiany jej efektywnego współczynnika załamania przy wzroście.

Wskutek tego mięsień rzęskowy, odpowiedzialny za zmianę kształtu soczewki, nie jest w stanie tak zwiększyć jej mocy optycznej, by ostro odwzorować na siatkówce obserwowany przedmiot, jeśli znajduje się on blisko oka.

Powyższy opis, bazujący na typowej fizjologii oka, można jednak rozszerzyć, obejmując większy zbiór przypadków, które są korygowane w podobny sposób. Ta szersza definicja prezbiopii to zmniejszenie zakresu akomodacji spowodowane dowolnymi czynnikami, np. zaburzeniami w pracy układu nerwowego, chorobą (przykład: zoperowana zaćma wrodzona zakończona wstawieniem jednoogniskowej soczewki wszczepialnej), wypadkiem, stanem fizjologicznym (reakcja na niektóre leki) itp.

Istnieje wiele metod korekcji prezbiopii. Najbardziej powszechna to użycie odpowiednich okularów, w których dodatek (addycja) mocy jest bliski lub równy utraconej mocy optycznej własnej soczewki. Do tej metody wrócę w dalszej części artykułu.
Oprócz okularów zaproponowano wiele innych rozwiązań, które modyfikują proces powstawania obrazu na siatkówce, tak aby był ostry dla zadanych odległości przedmiotu od oka. Można użyć soczewki kontaktowej, która ma większą moc niż w przypadku korekcji do dali, ale wtedy polepszamy bliż kosztem dali, lub też użyć soczewek kontaktowych o innej konstrukcji, np. wielostrefowych (wieloogniskowych), o przedłużonym ognisku (aksikon, light sword) czy soczewek z otworem stenopeicznym, zwiększającym głębię ostrości/głębię pola. Podobne rozwiązania stosuje się w chirurgii refrakcyjnej, gdzie można odpowiednio ukształtować rogówkę, uzyskując jednoczesne ostre obrazowanie wielu płaszczyzn przedmiotowych na siatkówce (np. PresbyLASIK, Presbyond, PresbyMAX, Intracor). U osób, które mogą nie być w stanie zaadaptować się do rozwiązań wieloogniskowych, stosuje się monowizję, czyli dobór takiej korekcji dla każdego oka osobno, aby w jednym uzyskać ostrą dal, a w drugim – ostrą bliż.

Pomijając mniej popularne miejsca w oku na dodatkowe soczewki, to jest komorę przednią i tylną (tam można wszczepić wieloogniskowe soczewki fakijne), kolejne miejsce w oku, gdzie można korygować utratę akomodacji, to soczewka wewnątrzgałkowa, która często w podeszłym wieku wymaga wymiany ze względu na zaćmę. Opracowano różne konstrukcje soczewek wewnątrzgałkowych, tzw. pseudoakomodujących czy wieloogniskowych (strefowych, dyfrakcyjnych lub hybrydowych), które z powodzeniem są już rutynowo instalowane podczas operacji zaćmy.
Istnieją także rozwiązania, które możemy nazwać alternatywnymi, które nie są stricte korekcją optyczną, ale mogą ułatwić życie osobom słabowidzącym i zaawansowanym prezbiopom, jak np. kamery zainstalowane w ubraniu, obserwujące otoczenie, umożliwiające audiodeskrypcję lub odczytanie ulotki napisanej małym drukiem.

Wróćmy jednak do korekcji prezbiopii za pomocą soczewek okularowych, gdyż – póki co – dają największe możliwości przetestowania różnych rozwiązań. W najprostszej postaci korekcja może polegać na użyciu dodatkowych okularów „do czytania”, które zakłada się podczas pracy w bliży. To rozwiązanie jest cały czas stosowane, bo jego wielką zaletą jest możliwość uzyskania szerokiego pola obserwacji o wysokiej jakości odwzorowania. Tego typu okulary poleca się często osobom, które pracują przy komputerze lub w ściśle określonej odległości.

Kolejny poziom „rozwoju” okularów dla prezbiopów to okulary posiadające dwie lub więcej stref, w których jest zainstalowana inna moc optyczna. Mogą to być tak proste rozwiązania, jak okulary tzw. franklinówki, bardziej skomplikowane 3-strefowe (z addycją zarówno u góry, jak i u dołu, oprawy – podobno wymyślone na potrzeby mechaników pracujących pod autami na podnośnikach) lub z wtopkami. Najdalej idącym rozwiązaniem, które pojawiło się na rynku już w latach 60. ubiegłego wieku, są soczewki tzw. progresywne (czy, szerzej, o różnej mocy w różnych strefach, połączonych w sposób gładki). W zależności od wielkości stref i rodzaju przejścia można spotkać też inne nazwy, np. soczewki degresywne.
Wytworzenie tego typu soczewek okularowych do niedawna było technologicznym wyzwaniem, szczególnie, jeśli jednocześnie korygowana była wada sferocylindryczna lub konieczne było zastosowanie pryzmatów. Pierwsze soczewki progresywne były wykonywane przez niewielu producentów i nie miały możliwości lepszego dopasowania do wady klienta – były dostępne tylko w określonych zestawach parametrów, a zadaniem optyka było jak najlepsze dopasowanie modelu do potrzeb wzrokowych prezbiopów. Wynikało to z konieczności precyzyjnej obróbki elementów, które z natury nie są łatwe w przygotowaniu. Ta „sztywność w wyborze” oraz wysoka cena spowodowały, że w takich krajach jak Polska popularność soczewek progresywnych była niewielka.
Przełomem okazało się wdrożenie nowych materiałów syntetycznych i technologii ich obróbki, w tym szczególnie za pomocą nowoczesnych obrabiarek numerycznych (technika free form), a także powszechna komputeryzacja, dzięki czemu można było szybko i tanio wyznaczyć oraz przetestować parametry różnych powierzchni soczewek. Dzięki temu rozpoczęła się „złota era” soczewek progresywnych, która trwa do dzisiaj.

Soczewki progresywne to obecnie najczęściej takie, które zapewniają płynne przejście pomiędzy dwiema mocami: do dali oraz do bliży (z addycją). Można powiedzieć, że jest to układ dwóch (lub więcej) soczewek o różnej mocy, połączonych strefami przejściowymi, w których moc, charakteryzowana np. krzywizną powierzchni, zmienia się płynnie. Niestety, taka zmiana powoduje, że soczewka progresywna jako całość jest obarczona istotnymi aberracjami, nie posiada też jednej wspólnej osi optycznej. Już przecież dla zwykłej, nawet asferycznej soczewki jednoogniskowej nie można ich całkiem wyeliminować w całym polu widzenia, a co dopiero, gdy tych „wirtualnych” soczewek jest więcej. Aberracje, które mogą stanowić problem dla użytkowników, wywołując dyskomfort wzrokowy, to przede wszystkim aberracja chromatyczna, astygmatyzm/krzywizna pola i dystorsja. W pierwszych latach rozwoju soczewek progresywnych opracowano różne techniki minimalizowania niektórych aberracji. Najbardziej znanym przykładem jest koncepcja G. Minkwitza, który w 1963 roku opisał za pomocą równania taki sposób przejścia pomiędzy mocą do dali a mocą do bliży, aby zminimalizować astygmatyzm.

W miarę powstawania kolejnych generacji soczewek progresywnych proponowano różne typy przejścia pomiędzy skrajnymi mocami, które były oparte o matematyczną analizę trójwymiarowych powierzchni o zmiennych promieniach krzywizny. Takie powierzchnie znajdziemy w opisie torusa, elipsoidy czy zakrzywionej tzw. trąby słonia o zmniejszającej się średnicy. Obecnie do wyznaczenia topografii powierzchni soczewki progresywnej stosuje się często technikę polegającą na analizie niewielkich fragmentów soczewki, z których każdy ma określone parametry optyczne, a następnie dobraniu komputerowo kształtu, który płynnie połączy wszystkie.

Zaawansowana technika komputerowej analizy funkcji optycznej soczewek progresywnych umożliwia daleko posuniętą indywidualizację i stworzenie soczewki o bardzo skomplikowanej matematycznie powierzchni, szczególnie dla wad sferocylindrycznych. W procesie projektowania można uwzględnić wiele parametrów charakterystycznych dla danej osoby i jej stylu pracy/życia, np.: kąty patrzenia, prawo-/leworęczność, wielkość anizometropii jeśli istnieje, własne aberracje oka itp.). W literaturze naukowej można znaleźć wiele wyników badań, w których wykazano, że indywidualizacja soczewek progresywnych daje na ogół dobre wyniki, manifestowane przez lepszą ostrość wzroku i komfort pracy, choć stopień tej indywidualizacji jest zależny od analizowanego przypadku. Może się zdarzyć, że w określonych warunkach, szczególnie przy małej źrenicy, czyli zwiększonej głębi ostrości, indywidualizacja nie wpłynie na jakość widzenia w danych soczewkach progresywnych.

Podsumowując, soczewki progresywne to jeden z wielu sposobów korekcji prezbiopii, jednocześnie prawdopodobnie najbardziej zaawansowany optycznie i wart przetestowania przez niemal każdego prezbiopa.


Dr hab. Jacek Pniewski
Akademickie Centrum Kształcenia Optometrystów
Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski


 

Polecamy