SLPS (Scanning Profiling Profiler) 기반 방법론으로 안구 내 렌즈의 전방 및 후방 산란을 정량적으로 평가
Summary
이 프로토콜은 고니 오 포토 미터 원리를 사용하여 인공 수정체 (IOL)에서 빛의 전방 및 후방 산란을 전각 정량적으로 평가할 수있는 스캐닝 광산란 프로파일 러 (SLSP)에 대해 설명합니다.
Abstract
스캐닝 광산란 프로파일 러 (SLSP) 방법론은 고니 오 포토 미터 원리를 사용하여 인공 수정체 (IOL)에서 전방 및 후방 광 산란의 전각 정량 평가를 위해 개발되었습니다. 이 프로토콜은 SLSP 플랫폼과 IOL 시료를 중심으로 스캔되는 360 ° 회전 광 검출기 센서를 사용하여 IOL 매체를 통과 할 때 산란광의 강도와 위치를 기록하는 방법을 설명합니다. SLSP 플랫폼은 비 임상 적으로 현재 및 신규 IOL 디자인 및 재료의 광산란 경향을 예측하는 데 사용될 수 있습니다. IOL의 광산란 특성을 비 임상 적으로 평가하면 원하지 않는 눈부심, 반짝이는 현상, 광학 결함, 불량한 이미지 품질 및 의도하지 않은 빛의 산란과 관련된 다른 현상과 관련된 환자의 불만 건수를 크게 줄일 수 있습니다. SLSP 데이터를 임상 결과와 연관시키기 위해 향후 연구가 수행되어야한다.IOL 삽입 후 백내장 수술을받은 환자의 경우 빛의 산란을 측정하는 것이 가장 문제가됩니다.
Introduction
스캔 광 산란 프로파일 러 (SLSP) 접근법은 비 임상 설정 1 에서 인공 수정체 (IOL)의 광산란 특성을 정량적으로 평가할 필요성을 해결하기 위해 처음 도입되었습니다. IOL 설계 및 재료의 빛 분산 경향을 평가하기위한 시험 방법을 개발하는 것은 원하지 않는 광산란 문제를 식별하는 데 중요한 관심을 끈다. 빛의 산란은 일반적으로 환자에 의해보고되고 눈부심, 반짝이는, 광학적 불완전 성 및 다른 형태의 이상 징후로 관찰되며 때로는 IOL explantation을 요청하는 환자로 이어진다. dysphotopsia 외에도, 산란 빛은 발리 스틱 빛의 양을 줄여 전반적인 이미지 품질을 저하시킵니다 3 . 들어오는 빛을 산란시킬 수있는 IOL 잠재력을 비 임상 적으로 평가할 수있는 장치 개발 (그리고 나중에 임상 적으로보고 된 결과와 관련 있음) c유용하다.
백내장 수술 후 인체 수정 렌즈를 대체하기 위해 사용되는 렌즈 인 IOL의 광학 특성을 평가하는 것은 세계에서 가장 일반적으로 이식 된 의료 기기 (연간 약 2,000 만) 4 및 미국 (3 이상 백만 년) 5 . 결과적으로 불쾌감을 호소하는 환자의 비율조차도 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 또한, 새로운 IOL 디자인, 재료 및 광학 기능과 같은 급속한 기술 향상은 빛의 산란과 관련된 우려를 증가시킬 수 있습니다. 예를 들어, 다 초점 IOL은 굴절 및 회절 광학 원리를 사용하는 렌즈를 설계함으로써 근거리 및 원거리 시력을 개선하도록 설계되었습니다. 매우 성공했지만,이 렌즈는보고 된 후광과 눈부심의 양을 증가시키는 것으로 밝혀졌으며 주로 빛의 산란과 관련이 있습니다 6 </s업>.
일부 비 임상 실험실 연구는 IOL을 통과 할 때 산란 된 빛으로 부작용을 예측합니다. 예를 들어, 연구에 따르면 IOL 햅틱 (IOL의 팔을 제자리에 고정시키는 데 사용됨)과 IOL의 가장자리가 관찰 된 눈부심 산란 광을 많은 양으로 유도하는 경향이 있음을 확인했습니다. 한 가지 방법 인 탄도 – 포톤 제거 적분 구법 (BRIM)은 IOL 9 를 통과 한 후에 총 탄도없는 광의 양을 정량적으로 측정하기 위해 도입되었습니다. 그러나이 매우 민감한 기술은 산란 된 빛의 총 강도를 측정하도록 설계되었으며 산란 된 빛의 방향성을 식별 할 수 없습니다. 컴퓨터 시뮬레이션 소프트웨어는 다양한 IOL 디자인 및 재료의 광산란의 강도 및 방향성을 예측하는 데 도움이되는 모델 눈과 함께 사용할 수 있습니다. 예를 들어, IOL 가장자리가 ligh를 유도하는 경향산란광의 양을 제한하는 설계를 확인하기 위해 산란을 시뮬레이션했다. 또한 Mie 산란 이론을 통합 한 컴퓨터 시뮬레이션은 증가 된 광 산란이 IOL (이미지 품질에 대한 직접적인 상관 관계)의 변조 전달 함수 (MTF)를 감소시킬 수 있음을 입증했습니다 3 . 도움이 되긴하지만 이러한 예측 시뮬레이션을 검증하기 위해서는 실제 벤치 테스트가 필요합니다.
예측 시뮬레이션을 검증하기 위해서는 두 가지 형태의 산란광, 전방 산란광 및 후방 산란광을 검출하고 정량적으로 평가할 수있는 벤치 테스트가 필요합니다. dysphotopsia의 원천은 아니지만, 후방 산란 빛 (눈으로부터 멀리 산란)은 화질 저하의 원인입니다. IOL을 통과하는 광량이 적어 궁극적으로 망막에 도달하기 때문입니다. 전방으로 산란 된 빛 (망막을 향한 광 산란)은 안과 의사들에 대한 관심사이다dysphotopsia ( 예 : 눈부심, 후광, 반짝임)의 불만을 초래할 수 있습니다. 한 가지 일반적인 예는 야간 운전 중 다가오는 자동차를 지나가는 원치 않는 눈부심을 추가로보고하는 환자입니다. 이 문제는 특히 다 초점 IOLs 11 공통점입니다. 그러나, 앞으로 진행할 수있는 잠재적 인 빛을 확인하는 현재의 관행은 안과 의사가 환자의 눈에 빛을 비추고 반사 된 빛의 양 (후방 산란광)을 정 성적으로 관찰하고 후방 산란광이 산란 산과 거의 같을 것이라고 가정합니다 빛 (항상 그런 것은 아니다) 12 .
여기에서 우리는 안구 내 렌즈를 통과 할 때 산란광의 크기와 방향을 정량적으로 측정하기 위해 고니 오 포토 미터 원리를 사용하는 간단한 테스트 방법을 설명합니다. SLSP는 빛에 노출 된 IOL 주변에서 포토 다이오드 센서를 360 도로 회전시켜 작동합니다.ource, 그림 1a 참조. 우리는 알려진 photopic maximum을 가장 잘 표현하고 국제 표준 규격에 동의하기 위해 녹색 레이저 소스 (543 nm)를 선택했습니다. 여기에서 IOL은 회전식 및 병진 형 홀더에 적용되어 포토 다이오드 센서가 주변을 돌며 렌즈의 광산란을 관찰 할 수 있습니다. 결과적으로 SLSP는 산란광의 크기와 방향성을 정량적으로 측정 할 수있는 고유 한 기능을 갖추고 있습니다. 그러나 여기에 설명되어 있지는 않지만 더 나은 예측 기능을 위해서는 적절한 눈 모델을 사용하여 통제 된 환경에서 실험을 수행해야합니다. IOL과 광 센서 사이의 거리 (센서 요소의 크기는 물론)는 장치의 분해능을 결정합니다. 그러나 필요한 경우 해상도와 신호 강도를 조정해야합니다.
원칙을 정확하게 설명하려면SLSP 플랫폼의 세 가지 유형의 회전 각을 정의합니다 ( 그림 1b 및 1c 참조 ) . 특히, 회전 각도 (˚R)는 IOL을 중심으로 회전 할 때 포토 다이오드 센서의 회전을 나타냅니다. 여기서 0˚R은 센서가 렌즈 뒤 (후방 산란 빛)에있을 때를 나타내고 180˚R은 센서가 렌즈 앞에있을 때를 나타냅니다 (전방 산란 빛). 90˚와 270˚의 각도는 전방 및 후방 산란 광 사이의 전환점을 나타냅니다. 감지 각 (˚S)은 센서가 (위쪽 및 아래쪽 방향으로) 선회되는 정도를 나타내므로 두 개 이상의 산란광면을 감지 할 수 있습니다. 여기서 0˚S는 센서 표면이 IOL (및 광원)과 평행 함을 의미합니다. 마지막으로, 입사각 (˚I)은 광원이 IOL에서 접근하는 각도를 나타냅니다. 여기서, 0˚I는 입사광이 IOL의 광학 축 상에 있고 90 ° & lt;# 730; 광원이 자오면 평면에 수직 일 때를 나타냅니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
SLSP 플랫폼 실험의 결과에 따르면 간단한 고니 오 포토 미터법을 사용하면 고유 한 IOL 디자인 및 재료와 관련된 광산란의 특성을 평가할 수있는 강력한 도구가 될 수 있습니다. 특히, SLSP 플랫폼은 검출 가능한 산란광의 양과 광원의 빔 직경 사이에 직접적인 상관 관계를 관찰했다. 또한, 다 초점 IOL에서 발견되는 다중 산란 피크는 SLSP에서 쉽게 관찰되었다. 또한, 광 소스가 그레이 징 각도에 접근?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 단 초점 및 다 초점 IOL에 대한 액세스에 대해 회사에 감사의 말을 전합니다. 이 연구는 오크 리지 과학 교육 연구소 (ORISE)와 MDFP (Medical Device Fellowship Program)에서 지원되었으며, 그 기여도가 인정되었습니다. 덧붙여, 연구원은 연구실에서의 그의 기여에 대해 Samuel Song에게 감사 드리고 싶습니다.
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).
