Optika un matemātika redzes problēmu risināšanai Varis Karitāns,
Latvijas Universitāte
E
smu pēcdoktorantūras students Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūtā, un mana pētījuma tēma saistīta ar medicīnisko optiku. Pētījums veltīts populācijā izplatītas redzes problēmas, proti, stiklveida ķermeņa apduļķojumu efektu, samazināšanai. Stiklveida ķermeņa apduļķojumi, saukti arī par redzes mušiņām, ir dažādas redzes laukā slīdošas struktūras – bumbiņas, virtenes, tīkli utt. Šo problēmu rada dažādi objekti – šūnas, proteīnu šķiedras, stiklveida ķermeņa skeleta elementi, kas pārvietojas stiklveida ķermenī, kas dzīves laikā kļūst arvien šķidrāks. Ļoti bieži šī parādība nav pat nosaucama par problēmu, jo pie tās visbiežāk izdodas pierast, tomēr gadījumā, ja tā pārāk traucē, cilvēks, iespējams, vēlēsies no tās atbrīvoties. Šo problēmu var atrisināt, izmantojot vai nu vitrektomiju, t. i., stiklveida ķermeņa aizstāšanu ar biosavietojamu masu, vai arī vitreolīzi, t. i., peldošo objektu
24
saskaldīšanu ar lāzeru. Kaut gan abas metodes ir efektīvas, tās ir arī ļoti riskantas un var radīt neatgriezeniskus redzes bojājumus. Savā pēcdoktorantūras projektā attīstu metodi, lai šo parādību būtu iespējams neitralizēt neinvazīvā, optiskā ceļā, proti, acs struktūrās neiejaucoties. Metodes pamatā ir gan optika, gan matemātika, un šajā metodē tās abas jāapvieno. Pirmais solis ceļā uz metodes izstrādi ir minētās parādības atveidojums acs modelī. Varētu šķist, ka šādu acs modeli izveidot ir grūti, tomēr jāatceras, ka no optikas skatapunkta acs ir lēca ar stiprumu aptuveni +60 dioptrijas. Tas nozīmē, ka jebkura lēca, kam ir šāds stiprums, jau ir visai piemērota acs simulācijai. Grūtākā daļa ir izvēlēties objektus, kas apduļķojumus labi simulē. Zināms, ka stiklveida ķermeņa apduļķojumi ir kustīga parādība, un tie pārvietojas acu kustību virzienā, tomēr, lai labāk izprastu šīs parādības korekcijas principus, ir jāsāk nevis ar kustīgiem,
bet nekustīgiem apduļķojumiem. LU Cietvielu fizikas institūtā tīrtelpās ir peejamas dažādas mikrostrukturēšanas ierīces un metodes, un, tās izmantojot, šādus objektus iespējams veiksmīgi izstrādāt. Savā pētījumā izmantoju optisko litogrāfiju, kas sniedz iespēju stikla virsmā izveidot noteikta veida struktūras, izmantojot fotoķimikālijas (fotorezistus), kuru īpašības ultravioletā starojuma ietekmē mainās. Tad, kad ar lāzera staru fotorezistā vēlamās struktūras izgaismotas, fotorezista slānis tiek attīstīts, un izgaismotās daļas tiek aizskalotas prom. Stikla apgabalus, ko pēc attīstīšanas nenosedz fotorezists, iespējams izkodināt fluorūdeņražskābē. Šādā veidā iespējams izveidot struktūras, kuru lielums ir daži mikroni. Par izstrādāto struktūru piemērotību minētās parādības simulācijai iespējams pārliecināties, izkodināto stikla plāksnīti ievietojot acs modelī un parastu kameras sensoru izmantojot kā tīkleni, lai novērotu redzamo ainu. Stiklā izkodinātās mikrostruktūras
0,56 0,40 0,20 0,00 –0,20 –0,56
1. attēls. Pa kreisi – stiklā izkodinātās mikrostruktūras, kas simulē objektus, kuri savukārt rada stiklveida ķermeņa apduļķojumus. Skala parādīta mikronos. Pa labi – simulētie stiklveida ķermeņa apduļķojumi, ko rada stiklā izkodinātās struktūras (kvadrātiņā attēla labajā apakšējā stūrī)
