סריקה אור מפזר Profiler (SLPS) מתודולוגיה מבוססת כדי להעריך כמותית קדימה ואחורה אור פיזור מ עדשות עדשות
Summary
פרוטוקול זה מתאר את האור סריקה פיזור Profiler (SLSP) המאפשר הערכה זווית מלא זווית של פיזור קדימה ואחורה של אור מן עדשות תוך עינית (IOLs) באמצעות עקרונות goniophotometer.
Abstract
מתודולוגיית אור הסריקה המתפצלת (SLSP) פותחה עבור הערכה כמותית של זווית מלאה של פיזור אור קדימה ואחורה מתוך עדשות תוך עינית (IOLs) תוך שימוש בעקרונות goniophotometer. פרוטוקול זה מתאר את פלטפורמת SLSP וכיצד היא מעסיקה חיישן photodetector 360 מעלות סיבוב כי הוא סרק סביב מדגם IOL תוך הקלטת עוצמת ומיקום האור מפוזרים כפי שהוא עובר דרך המדיום IOL. פלטפורמת ה- SLSP יכולה לשמש לחיזוי, באופן לא קליני, את הנטייה לעיצובים וחומרים IOL חדשים וחדשניים כדי לעורר פיזור אור. הערכה לא קלינית של תכונות פיזור אור של IOLs יכולה להפחית באופן משמעותי את מספר התלונות של המטופל הקשורות מבריק לא רצוי, מבריק, פגמים אופטיים, איכות התמונה ירודה, ותופעות אחרות הקשורות התפוצצות אור לא מכוונת. מחקרים עתידיים צריך להתבצע כדי לתאם נתונים SLSP עם תוצאות קליניות כדי לסייע בזיהויאשר מדוד פיזור האור הוא בעייתי ביותר עבור חולים שעברו ניתוח קטרקט לאחר השתלת IOL.
Introduction
שיטת הסריקה של פרופילי האור הסורקים (SLSP) הוצגה לראשונה כדי לענות על הצורך להעריך באופן כמותי מאפייני פיזור אור של עדשות תוך-עיניות (IOL) במסגרת לא קלינית 1 . פיתוח מתודולוגיית בדיקה להערכת נטיות פיזור האור של עיצובים וחומרים IOL הוא בעל עניין משמעותי כדי לסייע בזיהוי בעיות פיזור אור לא רצויות. פיזור אור מדווח בדרך כלל על ידי המטופלים ונצפה בוהק, נוצץ, פגמים אופטיים, וצורות אחרות של dysphotopsia 2 , המוליכות לעיתים למטופל המבקש את ה- IOL. בנוסף dysphotopsia, מפוזר אור מפחית את כמות האור בליסטי, וכתוצאה מכך איכות התמונה הכוללת נמוכה יותר 3 . פיתוח התקן אשר יכול להעריך באופן קליני את הפוטנציאל IOL כדי לפזר את האור הנכנס (ומאוחר יותר בקורלציה עם תוצאות קליניות דיווח) גלהיות שימושי.
הערכת התכונות האופטיות של IOLs (העדשה ששימשה להחלפת העדשה הגבישית האנושית לאחר ניתוח קטרקט) היא בעלת עניין מיוחד שכן היא המכשיר הרפואי המושתל הנפוץ ביותר בעולם (כמעט 20 מיליון בשנה) 4 וארצות הברית (מעל 3) מיליון בשנה) 5 . כתוצאה מכך, אפילו אחוז קטן מהחולים המדווחים dysphotopsia עשויים להיות בעלי השפעה גדולה. בנוסף, שיפור מהיר בטכנולוגיות ( למשל , עיצובים IOL חדשים, חומרים ויכולות אופטיות) יש פוטנציאל להגביר את החששות הקשורים פיזור האור. לדוגמה, IOLs multifocal נועדו לשפר את הראייה החזותית הקרובה והרחוקה על ידי תכנון עדשות המשתמשות בשיקוף ועקרונות אופטיים. למרות מוצלח מאוד, עדשות אלה נמצאו גם כדי להגדיל את כמות הילות דיווחו בוהק, קשור במידה רבה עם פיזור האור 6 </sUp>.
מספר ניסיונות מעבדה לא קליניים מנסים לחזות dysphotopsia מאור מפוזר כאשר הוא עובר דרך IOLs 7 . לדוגמה, מחקר זיהה כי IOLics IOL (הזרועות של IOL המשמש להגדיר אותו במקום) ואת הקצה של IOLs נוטים לגרום כמות גדולה של זוהר נצץ אור מפוזרים 8 . שיטה אחת, שיטה פוטוגרפית בליסטית – פוטון, הסירה שיטת אינטגרציה-כדור (BRIM), הוכנסה למדוד כמותית את כמות האור הלא-בליסטי הכולל לאחר שעבר את IOL 9 . עם זאת, טכניקה זו רגישה במיוחד נועד למדוד את העוצמה הכוללת של האור מפוזרים והוא אינו מסוגל לזהות כיווניות של האור מפוזרים. תוכנת הדמיה מחשב ניתן להשתמש עם העיניים מודל כדי לסייע לחזות את האינטנסיביות ואת כיווניות של פיזור אור מתוך IOL עיצובים שונים וחומרים. לדוגמה, הנטייה של קצה IOL כדי לגרום lighT פיזור היה מדומה כדי לזהות עיצובים שיגבילו את כמות האור מפוזרים 10 . יתר על כן, סימולציות מחשב המאגדות את תיאוריית הפיזור של Mie אישרו כי פיזור אור מוגבר יכול להפחית את פונקציית העברת המודול (MTF) של ה- IOL (מתאם ישיר לאיכות התמונה). למרות בדיקות מועילות, ספסל אמיתי יהיה צורך לאמת סימולציות אלה חזוי.
כדי לאמת סימולציות ניבוי מבחן הספסל הוא הכרחי כי הוא מסוגל להעריך הערכה כמותית שתי צורות שונות של אור מפוזרים, קדימה מפוזרים לאחור מפוזרים אור. אמנם לא מקור של dysphotopsia, אור מפוזר לאחור (אור מתפזר מן העין) הוא גורם לצמצום איכות התמונה, כמו פחות אור עובר IOL להגיע בסופו של דבר הרשתית. העברת אור מפוזר (פיזור אור לעבר הרשתית) הוא דאגה עבור אופתלמולוגים כמו זהעלול לגרום לתלונות של dysphotopsia ( למשל , בוהק, הילה, ונוצץ). אחת הדוגמאות הנפוצות היא דיווח על מבטים לא רצויים נוספים ממכוניות עוברות במהלך נסיעה בלילה; נושא זה נפוץ במיוחד עם IOLs multifocal 11 . עם זאת, בפועל הנוכחי לזהות אור פוטנציאליים קדימה מפוזרת היא עבור אופטלמולוגים להאיר את האור על העין של המטופל ו מבחינה איכותית לבחון כמה אור משתקף בחזרה (מפוזרים אור לאחור) בהנחה שהאור מפוזר לאחור יהיה בערך כמו קדימה מפוזרים אור (לא תמיד כך).
כאן, אנו מתארים מתודולוגיית בדיקה פשוטה תוך שימוש בעקרונות goniophotometry כדי למדוד כמותית את גודל וכיוון האור מפוזרים על זה עובר דרך עדשה תוך עינית. SLSP פועל על ידי סיבוב חיישן photodiode 360 מעלות סביב IOL שנחשף אורשלנו, ראה איור 1 א . בחרנו מקור לייזר ירוק (543 ננומטר) בצורה הטובה ביותר לייצג את מקסימום פוטופי ידוע להסכים עם מפרט תקן בינלאומי 13 . כאן, IOL הוא מותאם על המחזיק סיבובית translational שבו חיישן photodiode יכול להסתובב ולהסתכל על פיזור האור של העדשה. כתוצאה מכך, SLSP יש את היכולת הייחודית למדוד כמותי את גודל ואת הכיווניות של האור מפוזרים. עם זאת, אם כי לא מתואר כאן, עבור יכולות ניבוי טובות יותר, הניסויים צריך להיעשות בתוך סביבה מבוקרת באמצעות מודל העין המתאים. המרחק בין ה- IOL לבין החיישן האופטי (כמו גם גודל אלמנט החיישן) יקבע את יכולות הרזולוציה של המכשיר; עם זאת, יהיה חילופי בין רזולוציה עוצמת האות כי יהיה צורך להתאים, לפי הצורך.
כדי לתאר במדויק את principlEs של פלטפורמת SLSP אנו מגדירים שלושה סוגים של זוויות סיבוב, ראה איורים 1b ו- 1c . באופן ספציפי, זווית הסיבוב (˚R) מייצגת את הסיבוב של חיישן photodiode כשהוא מסתובב סביב IOL. כאן, 0˚R ייצג כאשר החיישן מאחורי העדשה (אור מפוזר לאחור) ו 180˚R מייצג כאשר החיישן הוא מול העדשה (קדימה מפוזרים אור). זוויות של 90˚ ו 270˚ מייצגות את נקודות המעבר בין האור הפזור קדימה לאחור. זווית החישה (˚S) מייצגת מעלות כי החיישן הוא ציר (בכיוון מעלה ומטה), כך שהוא יכול לזהות יותר ממישור אחד של אור מפוזרים. כאן, 0˚S פירושו משטח החיישן מקביל ל- IOL (ומקור האור). לבסוף, זווית השכיחות (˚I) מייצגת את הזווית שמקור האור מתקרב אליה. הנה, 0˚ אני מתאים כאשר האור האירוע הוא על הציר האופטי של IOL ו 90 &# 730; ייצג כאשר מקור האור ניצב למישור מרידיאלי.
Protocol
Representative Results
Discussion
התוצאות של ניסויים פלטפורמת SLSP מצאו כי באמצעות עקרונות goniophotometry פשוט יכול להוביל כלי רב עוצמה להערכת המאפיינים של פיזור אור הקשורים עיצובים IOL ייחודי וחומרים. באופן ספציפי, פלטפורמת ה- SLSP ציינה קשר ישיר בין כמות האור המפוזר שניתן להבחין לבין קוטר הקורה של מקור האור. ב?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מבקשים להודות לחברות על גישתם של IOLs החד-ממדיים והרב-מוקדיים. עבודה זו נתמכה על ידי Oak רכס המכון למדע וחינוך (ORISE) ואת תוכנית אחוות מכשיר רפואי (MDFP) ואת תרומותיהם מוערכים. בנוסף, המחברים מבקשים להודות לסמואל סונג על תרומתו למעבדה.
Materials
| PD300 series Photodiode Sensor | Ophir-Spiricon Corp | 7Z02410 | PD300-1W, RoHS |
| URS Series Precision Rotation Stage | Newport Corp. | URS75BCC | |
| ESP301 1-Axis Motion Controller and Driver | Newport Corp. | ESP301-1N | |
| LabView Software | National Instruments Corp. | 776671-35 | |
| Origin | OriginLab Corp. | N/A | |
| Single Mode FC/APC Fiber Optic Patch Cables | ThorLabs Inc. | P3-460B-FC | |
| 10X Olympus Plan Achromat Objective | ThorLabs Inc. | RMS10X | RMS10X – 10X Olympus Plan Achromat Objective, 0.25 NA, 10.6 mm WD |
References
- Walker, B. N., James, R. H., Calogero, D., Ilev, I. K. A novel full-angle scanning light scattering profiler to quantitatively evaluate forward and backward light scattering from intraocular lenses. Rev. Sci. Instrum. 86 (9), (2015).
- Vandenberg, T. On the relation between glare and straylight. Doc. Ophthalmol. 78 (3-4), 177-181 (1991).
- De Hoog, E., Doraiswamy, A. Evaluation of the impact of light scatter from glistenings in pseudophakic eyes. J. Cataract. Refract. Surg. 40 (1), 95-103 (2014).
- . . Global Intraocular Lens Market 2013-18: Industry Nanotechnology Analysis, Size, Share, Strategies, Growth, Trends and Forecast Research Report. , (2013).
- Congdon, N., et al. Prevalence of cataract and pseudophakia/aphakia among adults in the United States. Arch. Ophthalmol. 122 (4), 487-494 (2004).
- Mester, U., et al. Impact of Personality Characteristics on Patient Satisfaction After Multifocal Intraocular Lens Implantation: Results From the "Happy Patient Study". J. Refractive Surg. 30 (10), 674-678 (2014).
- Ferrer-Blasco, T., Montes-Mico, R., Cervino, A., Alfonso, J. F. Light Scatter and Disability Glare After Intraocular Lens Implantation. Arch. Ophthalmol. 127 (4), 576-577 (2009).
- Landry, R. J., Ilev, I. K., Pfefer, T. J., Wolffe, M., Alpar, J. J. Characterizing reflections from intraocular lens implants. Eye. 21 (8), 1083-1086 (2007).
- Kim, D. H., James, R. H., Landry, R. J., Calogero, D., Anderson, J., Ilev, I. K. Quantification of glistenings in intraocular lenses using a ballistic-photon removing integrating-sphere method. Appl. Opt. 50 (35), 6461-6467 (2011).
- Portney, V. IOL with Square-Edged Optic and Reduced Dysphotopsia. Optom. Vis. Sci. 89 (2), 229-233 (2012).
- Choi, J., Schwiegerling, J. Optical performance measurement and night driving simulation of ReSTOR, ReZoom, and Tecnis multifocal intraocular lenses in a model eye. J. Refractive Surg. 24 (3), 218-222 (2008).
- Artigas, J. M., Felipe, A., Navea, A., Carmen Garcia-Domene, M., Pons, A., Mataix, A. Determination of scattering in intraocular lenses by spectrophotometric measurements. J. Biomed. Opt. 19 (12), (2014).
- . Ophthalmic implants – Intraocular lenses Part 2: Optical properties and test methods. The International Organization for Standardization (ISO). ISO 11979 (2), (2014).
