Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) basierte Methodik zur quantitativen Bewertung von Vorwärts- und Rücklichtlichtstreuung aus Intraokularlinsen

Der Ansatz der Scanning Light Scattering Profile (SLSP) wurde zuerst eingeführt, um die Notwendigkeit zu adressieren, die Lichtstreuungseigenschaften von Intraokularlinsen (IOLs) in einer nicht-klinischen Einstellung 1 quantitativ zu bewerten. Die Entwicklung einer Testmethodik zur Bewertung der Lichtstreuungstendenzen von IOL-Designs und Materialien ist von großem Interesse, um potenzielle unerwünschte Lichtstreuungsprobleme zu identifizieren. Lichtstreuung wird häufig von Patienten gemeldet und als Blendung, glänzende, optische Unvollkommenheiten und andere Formen der Dysphotopsie ² beobachtet, die manchmal zu einem Patienten führt, der die IOL-Explantation anfordert. Zusätzlich zu Dysphotopsie reduziert Streulicht die Menge an ballistischem Licht, was zu einer geringeren Gesamtbildqualität führt ³ . Entwickeln einer Vorrichtung, die das IOL-Potential nicht klinisch bewerten kann, um das ankommende Licht zu zerstreuen (und später mit klinisch gemeldeten Ergebnissen korreliert) cEin nützlich sein

Die Auswertung der optischen Eigenschaften von IOLs (die Linse, die verwendet wird, um die menschliche kristalline Linse nach Kataraktchirurgie zu ersetzen) ist von besonderem Interesse, da sie das am häufigsten implantierte medizinische Gerät in der Welt ist (fast 20 Millionen pro Jahr) ⁴ und die Vereinigten Staaten (über 3 Millionen pro Jahr) ⁵ . Infolgedessen kann sogar ein kleiner Prozentsatz der Patienten, die Dysphotopsie berichten, einen großen Einfluss haben. Darüber hinaus haben rasch verbesserte Technologien ( z. B. neue IOL-Designs, Materialien und optische Fähigkeiten) das Potenzial, Bedenken hinsichtlich der Lichtstreuung zu erhöhen. Zum Beispiel wurden multifokale IOLs entworfen, um die Nah- und Fernsehschärfe zu verbessern, indem sie Linsen entwickeln, die Brechungs- und Beugungsoptiken verwenden. Obwohl sehr erfolgreich, haben diese Linsen auch festgestellt, dass die Menge der gemeldeten Halos und Blendung, weitgehend mit Streuung von Licht verbunden ⁶ zu erhöhen </sUp>.

Ein paar nicht-klinische Laboruntersuchungen versuchen, Dysphotopsien vor Streulicht vorzugeben, wenn es durch IOLs ^{7 geht} . Zum Beispiel hat die Forschung festgestellt, dass IOL Haptik (die Arme der IOL verwendet, um es an Ort und Stelle) und die Kante der IOLs sind anfällig für eine große Menge der beobachteten Blendung Streulicht ⁸ induzieren. Ein Verfahren, ein ballistisches Photon, das die Integrations-Sphäre-Methode (BRIM) entfernt, wurde eingeführt, um die Menge des gesamten nicht-ballistischen Lichts nach Durchlaufen einer IOL ⁹ quantitativ zu messen. Diese hochempfindliche Technik ist jedoch dazu bestimmt, die Gesamtintensität des Streulichts zu messen und ist nicht in der Lage, die Richtungsabhängigkeit des Streulichts zu identifizieren. Computer-Simulationssoftware kann mit Modellaugen verwendet werden, um die Intensität und Richtcharakteristik der Lichtstreuung von verschiedenen IOL-Designs und Materialien vorhersagen zu können. Zum Beispiel die Neigung für die IOL-Kante, um das Licht zu induzierenT-Streuung wurde simuliert, um Konstruktionen zu identifizieren, die die Menge des gestreuten Lichts beschränken würden ¹⁰ . Darüber hinaus haben Computersimulationen, die die Mie-Streuungstheorie beinhalteten, verifiziert, dass eine erhöhte Lichtstreuung die Modulationsübertragungsfunktion (MTF) der IOL (eine direkte Korrelation zur Bildqualität) reduzieren kann. Obwohl hilfreich, echte Bench-Tests wäre notwendig, um diese prädiktiven Simulationen zu überprüfen.

Um prädiktive Simulationen zu überprüfen, ist ein Bench-Test notwendig, der in der Lage ist, zwei verschiedene Formen von Streulicht, vorwärts gestreutem und rückwärts gestreutem Licht zu detektieren und quantitativ auszuwerten. Obwohl es sich nicht um eine Quelle von Dysphotopsien handelt, ist das rückwärts verstreute Licht (Licht, das vom Auge abstreut) eine Ursache für eine reduzierte Bildqualität, da weniger Licht durch die IOL geht, um schließlich die Netzhaut zu erreichen. Vorwärts verstreutes Licht (Lichtstreuung zur Netzhaut) ist für Ophthalmologen ein AnliegenKann zu Beschwerden von Dysphotopsie ( zB Blendung, Halo und Glitzern) führen. Ein häufiges Beispiel sind die Patienten, die zusätzliche unerwünschte Blendung von vorbeifahrenden Autos während der Nacht fahren; Diese Frage ist besonders bei multifokalen IOLs ¹¹ üblich. Allerdings ist die gegenwärtige Praxis, potenzielles vorwärts gestreutes Licht zu identifizieren, für Augenärzte, um Licht auf das Auge des Patienten zu leuchten und qualitativ zu beobachten, wieviel Licht zurück reflektiert wird (rückwärts gestreutes Licht) und unter der Annahme, dass das rückwärts gestreute Licht ungefähr gleich ist wie das Vorwärtsstreuung Licht (was nicht immer der Fall ist) ¹² .

Hier beschreiben wir eine einfache Testmethodik unter Verwendung von Goniophotometrie-Prinzipien, um die Größe und Richtung des gestreuten Lichts quantitativ zu messen, indem sie eine Intraokularlinse durchläuft. Der SLSP arbeitet durch Drehen eines Photodiodensensors um 360 Grad um eine IOL, die einem Licht s ausgesetzt istOurce, siehe Abbildung 1a . Wir wählten eine grüne Laserquelle (543 nm), um das bekannte photopische Maximum am besten darzustellen und den internationalen Standardspezifikationen zu entsprechen ¹³ . Hier wird ein IOL auf einen Rotations- und Translationshalter angepasst, in dem ein Photodiodensensor umkreisen und die Lichtstreuung der Linse beobachten kann. Infolgedessen hat der SLSP die einzigartige Fähigkeit, die Größe und die Richtcharakteristik des Streulichts quantitativ zu messen. Jedoch, obwohl hier nicht beschrieben, für bessere prädiktive Fähigkeiten, sollten Experimente innerhalb einer kontrollierten Umgebung unter Verwendung eines geeigneten Augenmodells durchgeführt werden. Der Abstand zwischen dem IOL und dem optischen Sensor (sowie die Größe des Sensorelements) bestimmt die Auflösungsmöglichkeiten des Gerätes; Allerdings wird es einen Kompromiss zwischen Auflösung und Signalstärke geben, die nach Bedarf angepasst werden muss.

Um das Prinzip zu beschreibenEs der SLSP-Plattform definieren wir drei Arten von Drehwinkeln, siehe Abb. 1b und 1c . Insbesondere stellt der Drehwinkel (˚R) die Drehung eines Photodiodensensors dar, während er sich um eine IOL dreht. Hier würde 0˚R darstellen, wenn der Sensor hinter der Linse steht (rückwärts gestreutes Licht) und 180˚R repräsentiert, wenn der Sensor vor der Linse steht (vorwärts gestreutes Licht). Winkel von 90˚ und 270˚ stellen die Übergangspunkte zwischen vorwärts und rückwärts gestreutem Licht dar. Der Erfassungswinkel (˚S) stellt Grad dar, dass der Sensor in der Auf- und Abwärtsrichtung geschwenkt wird, so dass er mehr als eine Ebene von Streulicht erkennen kann. Hier bedeutet 0˚S, dass die Sensorfläche parallel zur IOL (und Lichtquelle) ist. Schließlich stellt der Einfallswinkel (˚I) den Winkel dar, den die Lichtquelle der IOL nähert. Hier entspricht 0˚I, wenn das einfallende Licht auf der optischen Achse der IOL und 90 &# 730; Würde darstellen, wenn die Lichtquelle senkrecht zur Meridionalebene ist.