物理學如何幫助黃斑變性患者

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老年性黃斑變性患者可能看到的阿姆斯勒方格表。一項新想法是使用軟體或光學板來糾正患者特定的視覺扭曲。圖片來源:美國國家眼科研究所,美國國家衛生研究院。來源 http://www.nei.nih.gov/health/maculardegen/webAMD.pdf 第14頁


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沃爾特·科恩,他因“發展了密度泛函理論”而於1998年分享了諾貝爾化學獎(當年的另一位獲獎者是約翰·A·波普爾,因“發展了量子化學的計算方法”),會第一個告訴你他不是光學專家。我知道,因為今天在林道諾貝爾獎獲得者大會上聽完他的演講後,我們聊天時他告訴我的,就在林道諾貝爾獎獲得者大會

但幾年前,當他的妻子患上老年性黃斑變性時,“我作為一名理論物理學家,問自己,我能為這個問題貢獻些什麼嗎?”他巧妙的解決方案將來可以應用於動態的“轉換器”,用於患者在使用手持電腦或光學矯正鏡片時所經歷的特定扭曲。

(您可以在本週閱讀我們對林道會議的所有報道,包括參加會議的年輕科學家的“30位30歲以下”人物特寫系列,在這篇深度報道中。另請參閱林道諾貝爾社群部落格。)

老年性黃斑變性,或 AMD,是導致法定失明的最常見原因。患者仍然可以看見,但由於視網膜中心黃斑受損而導致視力模糊(要了解更多資訊,請參閱美國國家眼科研究所關於老年性黃斑變性的事實頁面。)雖然幹細胞幹細胞視網膜植入等治療方法的研究正在進行中,科恩希望更直接地幫助患者。他的新穎想法是什麼?使用阿姆斯勒方格表,這是一種用於診斷 AMD 的類似方格紙的圖案,來開發一種校正方法。

當眼睛健康的人看阿姆斯勒方格表時,他們看到的是筆直的水平線和垂直線,中心有一個紅點。然而,AMD 患者感知到的是直徑約兩到三釐米的扭曲,讓人聯想到顯示時空彎曲的圖形(外圍線條沒有扭曲)。

軟體讓 AMD 患者可以使用滑鼠拖動虛擬線條,直到他或她感覺方格表“完美”為止,從而對個人經歷的特定扭曲進行空間診斷。科恩使用這些結果為該患者建立校正。在一個實驗裝置中,手持電腦掃描印刷頁面,使用軟體執行動態補償,扭曲文字以使其對患者可讀。“我想您會同意,我們可以相當滿意我們已經取得進展,”他說,並展示了一張校正後文字的影像。

科恩還在探索使用光學材料板來進行視覺校正,並在加州大學聖巴巴拉分校的機械車間製作了一個原型。患者可以將折射光學板放在文字上方,就像人們用來檢視小字型的放大鏡一樣——只是科恩的板的表面類似於海流。

科恩說,他已成功地在一位他稱之為“伊芙”的 60 歲會計師患者身上測試了這兩種技術。他現在正與法國的視覺研究所和其他人合作,以實現這兩個想法的商業化。“事情非常令人興奮,”他補充道。

Mariette DiChristina, Steering Group chair, is dean and professor of the practice in journalism at the Boston University College of Communication. She was formerly editor in chief of 大眾科學 and executive vice president, Magazines, for Springer Nature.

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