אודות המעבדה
העין האנושית היא מערכת אופטית מורכבת במיוחד. הביצועים הראייתיים נובעים מאינטראקציות עדינות בין הקרנית, העדשה הטבעית או העדשה התוך־עינית, דינמיקת האישון והגיאומטריה הכוללת של העין. גם שינויים מזעריים באנטומיה, ביישור האופטי או במבנה האברציות עשויים להשפיע באופן משמעותי על איכות התמונה הנוצרת על גבי הרשתית.
אודות המעבדה
הבנת האינטראקציות האופטיות המורכבות בתוך העין האנושית
בתמונה: סימולציה אופטית של עין אמיתית לאחר ניתוח קטרקט, שבוצעה באמצעות תוכנת Ansys Zemax.
התמונה באדיבות ד"ר בנימין שטרן.
בתמונה: טופוגרפיית פני שטח של עדשה תוך־עינית מולטיפוקלית דיפרקטיבית המשמשת בניתוח קטרקט לתיקון פרסביופיה.
התמונה באדיבות ד"ר בנימין שטרן.
העין האנושית היא מערכת אופטית מורכבת במיוחד. הביצועים הראייתיים נובעים מאינטראקציות עדינות בין הקרנית, העדשה הטבעית או העדשה התוך־עינית, דינמיקת האישון והגיאומטריה הכוללת של העין. גם שינויים מזעריים באנטומיה, ביישור האופטי או במבנה האברציות עשויים להשפיע באופן משמעותי על איכות התמונה הנוצרת על גבי הרשתית.
המעבדה מוקדשת למחקר חישובי וניסויי הבוחן את התקדמות האור דרך העין האנושית, הן בתנאים פיזיולוגיים והן לאחר התערבויות ניתוחיות. במקום לבחון רכיבים אופטיים בנפרד, אנו מנתחים את האינטראקציה בין המרכיבים השונים במסגרת מודלים עיניים המדמים באופן ריאלי את האנטומיה והפיזיולוגיה.
אנו משלבים מחשוב עתיר־ביצועים, פרופילומטריה באמצעות אינטרפרומטריית אור לבן (WLI) וסימולציות פיזיולוגיות מתקדמות של Ray Tracing, לצורך בניית מודלים מותאמים אישית של "עין וירטואלית". מודלים אלה מאפשרים להעריך כיצד אברציות קרניתיות, גודל האישון, הטיה ודצנטרציה של עדשה תוך־עינית, אברציות מסדר גבוה והגיאומטריה העינית משפיעים על איכות יצירת התמונה הרשתית.
בנוסף, אנו חוקרים כיצד התערבויות כירורגיות משנות את האופטיקה של העין. מחקרים אלה כוללים ניתוחי קטרקט עם השתלת עדשה תוך־עינית, ובפרט השתלת עדשות מתקדמות כגון מולטיפוקליות או EDOF, וכן פרוצדורות רפרקטיביות בקרנית כגון LASIK, PRK ו־SMILE. באמצעות סימולציה של ההתנהגות האופטית לאחר הניתוח, אנו שואפים להבין לעומק את ההשלכות הביומכניות והאופטיות של ההתערבות ואת השפעתן על איכות הראייה.
משימתנו היא להעמיק את ההבנה המכניסטית של האופטיקה הראייתית האנושית, לשפר מודלים ניבויים של תוצאות פיזיולוגיות וניתוחיות, ולגשר בין מדע האופטיקה הבסיסי לבין רפואת העיניים הקלינית.
פרויקטים נוכחיים
העין הווירטואלית
בתמונה:התאמת משטח פולינומית לנתוני טופוגרפיית קרנית, המראה התאמה גבוהה בין המודל לעקמומיות הנמדדת.
פיתוח פלטפורמה מעבדתית נומרית מלאה לניתוח איכות אופטית במודלים מותאמים אישית ומדויקים אנטומית של העין.
הפרויקט משלב משטחים אופטיים נמדדים, טומוגרפיית קרנית ו- Ray Tracing פיזיולוגי כדי לדמות יצירת תמונה רשתית בתנאים ריאליסטיים. הפלטפורמה מאפשרת חקירה מבוקרת של אינטראקציות אופטיות שלא ניתן לבודדן בסביבה קלינית
עיניים מורכבות
מחקר על אופטיקת עיניים עם קרניות בלתי סדירות או לאחר שינויים ניתוחיים, כולל קרטוקונוס וניתוחי לייזר רפרקטיביים קודמים.
באמצעות סימולציות מתקדמות אנו מנתחים כיצד אי־סדירויות קרניתיות וגיאומטריה של העין משפיעות על אופטיקה של עדשות תוך־עיניות מושתלות. המטרה היא להעמיק את ההבנה האופטית של מקרים מאתגרים אלה ולתמוך בקבלת החלטות קלינית.
בינה מלאכותית בביומטריה
יישום מודלים של למידת מכונה לחיזוי המיקום והיישור לאחר ניתוח של עדשות תוך־עיניות, בהתבסס על הדמיה ונתונים ביומטריים טרום־ניתוחיים.
חיזוי מדויק של מיקום העדשה האפקטיבי הוא קריטי לביצועים האופטיים לאחר הניתוח.
Deep Learning ו- Big Data באופטיקה קרניתית
שימוש במאגרי נתונים רחבי־היקף של טומוגרפיה קרניתית כדי לאפיין את התכונות האופטיות של קרניות תקינות, חולות ולאחר ניתוח.
באמצעות גישות מבוססות־נתונים אנו שואפים לחשוף דפוסים מבניים, לכמת קשרים ביומכניים־אופטיים ולשפר את מודל ההתנהגות הקרניתית באוכלוסיות מגוונות.
הצוות במעבדת מחקר לאופטיקה רפואית:
החוקר הראשי
ד"ר בנימין שטרן.
מנתח קטרקט ורפרקציה, המרכז הרפואי הדסה
Fellowship מחקרי בבית החולים Fondation Rothschild בפריז בהנחיית פרופ' Damien Gatinel
זוכה מענק אופק מטעם הדסה לרופא-חוקר מצטיין לשנת 2025
צוות מחקר וסטודנטים
לירון סיכל, OD — עוזרת מחקר ואופטומטריסטית
מובילה את ההיבטים הקליניים של פרויקטי המחקר, כולל מדידות מטופלים, הערכת ביצועים ראייתיים וקישור בין ממצאים קליניים לסימולציות אופטיות.
אורי ליכט — סטודנט לפיזיקה יישומית, האוניברסיטה העברית בירושלים
מתמקד במידול אופטיקה, ניתוח סימולציות והיבטים תיאורטיים של Ray Tracing ואופטיקה עינית.
נועה כועז — סטודנטית לתזה ברפואה
פרויקט מחקר: מידול ההשפעות האופטיות של החתך הקרניתי הראשי בניתוח קטרקט באמצעות Ray Tracing.
מחקרה בוחן כיצד הגיאומטריה והמיקום של החתך הקרניתי הראשי משפיעים על האיכות האופטית לאחר הניתוח, תוך שימוש בסימולציות Ray Tracing לכימות האברציות הנגרמות והשפעתן על יצירת התמונה הרשתית.
גפן להר — סטודנטית לתזה ברפואה
פרויקט מחקר: ניסיון המנתח ו- Surgical Induced Astigmatism (SIA)
המחקר בוחן את הקשר בין ניסיון המנתח — הנמדד בשנות עיסוק עצמאי בכירורגיה — לבין גודל האסטיגמציה המושרית בניתוח והשונות שלה (סטיית תקן). מטרת הפרויקט להבין טוב יותר כיצד מיומנות כירורגית משפיעה על תוצאות אופטיות קרניתיות ועל יציבות רפרקטיבית לאחר הניתוח.
שיתופי פעולה
- בית החולים Fondation Rothschild, פריז, צרפת.
- University of Polytechnique Hauts-de-France
- חברת שמיר אופטיקה
פרסומים ומצגות נבחרים
פרסומים
In Vitro Comparison of an Aspherical Monofocal Lens Inducing Positive Spherical Aberrations With a Spherical Lens. Journal of Refractive Surgery, 2025. (link: https://journals.healio.com/doi/10.3928/1081597X-20250403-02)
Impact of Pupil Size and Corneal Spherical Aberration on the Performance of Monofocal Intraocular Lenses. Biomedical Optics Express, 2024. (link: https://opg.optica.org/boe/fulltext.cfm?uri=boe-15-11-6433)
On bench evaluation of intraocular lenses: performance of a commercial interferometer, Biomedical Optics Express,2024. (link:https://opg.optica.org/boe/fulltext.cfm?uri=boe-15-11-6588)
Intra-Observer and Inter-Observer Variability of Intraocular Lens Measurements Using an Interferometric Metrology Device. Diagnostics, 2024. (link : https://www.mdpi.com/2644752)
מצגות אחרונות
ESCRS Copenhagen 2025 — Mastering IOL Optics & Corneal Aberrations
ARVO 2025 — Impact of Pupil Size in EDOF Technologies
הצטרפו אלינו
אנו מגייסים כעת סטודנט/ית לתואר שני החל מפברואר 2026.
תחום: אופטיקה ביו־רפואית ומידול אופטיקה
דרישות: רקע באופטיקה, פיזיקה או הנדסה ביו־רפואית. שליטה ב- Python, מוטיבציה גבוהה לעבודה ברפואה תרגומית
הצעה: מלגת סטודנטים וניסיון מעשי בסימולציות Zemax ובעבודה עם מאגרי נתונים קליניים
יצירת קשר:
ד"ר בנימין שטרן
Email: [email protected]
