Esm alt taevastele suunatud tehnoloogia muudab nüüd "super" inimnägemise võimalikuks

Esm alt taevastele suunatud tehnoloogia muudab nüüd "super" inimnägemise võimalikuks
Esm alt taevastele suunatud tehnoloogia muudab nüüd "super" inimnägemise võimalikuks
Anonim

Astronoomide algselt välja töötatud tehnoloogiat taevast paremate kujutiste saamiseks kohandades töötas Rochesteri ülikooli teadlane välja optilise süsteemi, mis on andnud uuritavatele enneolematu nägemiskvaliteedi. Uuring parandab dramaatiliselt isegi nende inimeste nägemist, kelle nägemine on 20/20. Nägemisteadlane David Williams esitles oma tööd sel nädalal Ameerika Astronoomiaühingu suvekoosolekul Rochesteris, N.Y.

Kui töö on alles uurimisjärgus, on silmahoolduse hiiglane Bausch & Lomb tehnoloogia litsentsinud ja teeb koostööd ülikooli teadlastega selle turustamiseks.

"Daavid on aastaid olnud eesrindlik, uurides, kuidas saaksime parandada inimeste nägemist kaugemale sellest, mida tavaliselt peetakse täiuslikuks nägemiseks," ütleb Scott MacRae, üks maailma juhtivaid sarvkestaspetsialiste ja laialdaselt tunnustatud teerajaja. refraktsioonikirurgia. MacRae kolib sel kuul ülikooli meditsiinikeskusesse, et liituda Williamsiga äsja loodud Alliance for Vision Excellence'is, mis on ülikooli ja Bausch & Lombi vaheline uus koostöö, mille eesmärk on parandada tehnoloogiat, et parandada nägemist kahjustavaid silmaanomaaliaid.

"Vanasti, " ütleb MacRae, "püüdsime lihts alt parandada inimeste nägemisprobleeme ja ravida haigusi. See uus uurimus võtab meie arvates normaalse nägemise ja parandab seda. See on tõeliselt revolutsiooniline, " ütleb MacRae., kes kirjutab raamatut sellisest uurimistööst, mida ta nimetab "supernägemise otsinguks". Just eelmisel kuul pühendasid Nägemis- ja Oftalmoloogiauuringute Assotsiatsiooni aastakoosolekul mitmete laborite ja ettevõtete teadlased terve sümpoosioni nägemise parandamise teemale.

Williams kasutab adaptiivse optika nime all tuntud tehnoloogiat, mille algselt töötasid välja astronoomid, et teravustada teleskoobidest pärinevaid pilte, korrigeerides atmosfääri aberratsioone. Adaptiivne optika on rakendatud mitmele teleskoobile, sealhulgas Hawaiil asuvale hiiglaslikule Kecki teleskoobile, mille tulemuseks on märkimisväärselt teravad pildid. Williams, kes on Allyni meditsiinioptika professor ja ülikooli visua alteaduste keskuse direktor, on juhtinud kümne aasta pikkuseid jõupingutusi selle tehnoloogia rakendamisel, et parandada tavalist inimese nägemist.

Tema teadlased suunavad uuritava silma kahjutu, väga fokusseeritud valguspunkti ja mõõdavad väljapoole peegelduvat valgust. See valgus annab silma topograafiast oivalise üksikasjaliku ülevaate või hetkepildi. Valgus jaotatakse 217 laserkiireks, mis saadetakse lainefrondi andurina tuntud keerukasse seadmesse. Andur analüüsib kõrvalekaldeid iga kiirte teel, paljastades inimese sarvkesta ja läätse väikesed puudused või aberratsioonid.

Süsteem tuvastab nii peened visuaalsed moonutused, et arstid isegi ei teadnud nende olemasolust enne, kui Williamsi labor leiutas süsteemi. Tänapäeval keskendutakse silmaarsti visiidil peamiselt kahte tüüpi aberratsioonile: astigmatism ja defocus. Enamik ettekirjutusi on mõeldud nende kahe defekti parandamiseks. Williamsi süsteem suudab mõõta kuni 65 erinevat aberratsiooni.

Need täpsed mõõtmised saadetakse tundlikule "deformeeruvale" peeglile – peeglile, mis võib painutada ja kohandada oma kuju vastav alt inimese silma mõõtudele. Sellised painduvad peeglid moodustavad astronoomias kasutatavate traditsiooniliste adaptiiv-optika süsteemide südame. Williamsi labori peegel on kahe tolli laiune seade, mis paindub vaid ühe või kahe mikromeetri (vaid viiekümnendiku juuksekarva laiusest) tänu 37 pisikesele arvutiga juhitavale kolvile. See peen kujundamine, mis on tehtud vastusena inimese optilise süsteemi kohandatud mõõtmistele, muudab valgust nii, et see tasakaalustab täpselt konkreetseid moonutusi inimese silmas.

Laboratooriumis on Williamsi meeskond näidanud, et nende puuduste parandamine võib nägemist oluliselt parandada. Ta on avaldanud selle töö ajakirjas Journal of the Optical Society of America.

"Kui vaatate läbi adaptiivse optikaseadme, tundub maailm teravam," ütleb Williams. "Mõnel inimesel suureneb kontrasti, näiteks triipude pisimustrite, tuvastamise võime kuuekordselt. See võimaldab nägemise korrigeerimise taset, mis pole praegu saadaval.

"See on nagu vajate prille ja muretseksite need esimest korda. Kõik tundub järsku teravam ja selgem, hoolimata sellest, kui head teie silmad tavaliselt on. Kui kasutate adaptiivset optikasüsteemi, ütlete lihts alt "vau". '"

Williams on inimese võrkkesta ja silmaoptika vooluringide ekspert. Pärast inimsilma optilise süsteemi mõningate põhipiirangute avastamist hakkas ta uurima võimalusi, kuidas parandada tavalist inimese nägemist, tehes lõpuks tihedat koostööd astronoomide ja teiste adaptiivse optika ekspertidega.Uurimist rahastavad nüüd National Science Foundation Center for Adaptive Optics (asub California ülikoolis, Santa Cruz), National Eye Institute ja Bausch & Lomb.

Williams on leidnud, et inimsilma nägemisteravus võib olla kuskil 20/10. Kuigi adaptiivne optika võib kunagi aidata patsientidel sellele tasemele läheneda, ütleb ta, et teravus ei ole kõige märgatavam paranemine. Adaptiivne optika parandab nägemist kõige enam vähese valgusega tingimustes, näiteks öösel sõites. Laserkirurgia ekspert MacRae hindab, et hämaras jalgratturiga teed jagav juht näeks jalgratturit umbes kaks korda kaugem alt, kui tal oleks adaptiivne optikaparandus.

Varem on Williams kasutanud süsteemi silma vaatamiseks. Williamsi meeskond on avaldanud paljudes sellistes ajakirjades nagu Nature ilmunud artiklites parimad pildid, mis inimese elusa võrkkesta kohta on kunagi saadud. Eelmisel aastal suutis meeskond eristada elava inimese võrkkesta kolme tüüpi koonuseid.Üksikasjalik teave silma kohta on abiks silmaarstidele, kes jälgivad selliseid haigusi põdevaid patsiente nagu vanusega seotud kollatähni degeneratsioon või diabeetiline retinopaatia.

Kuigi praegune seade on liiga mahukas, et pakkuda paljudele patsientidele paremat nägemist või järelevalvet, on MacRae kindel, et see päev pole enam kaugel.

"Ühel päeval ei pea te võib-olla enam istuma ja kannatlikult vastama, kui teilt korduv alt küsitakse, kas objektiiv nr 1 või objektiiv nr 2 on parem," ütleb MacRae. "Ühel päeval võite lihts alt vaadata lainefrondi andurit, nagu David on välja töötanud, ja ühe kiire sekundi jooksul on meil kogu teave, mis on vajalik kellegi nägemise dramaatiliseks parandamiseks."

Populaarne teema