Методика сканирования сканирующего рассеивателя света (SLPS) для количественной оценки рассеяния вперед и назад с помощью интраокулярных линз
Summary
В этом протоколе описывается сканирующий профилировщик рассеяния света (SLSP), который позволяет полноугольную количественную оценку рассеяния света вперед и назад от внутриглазных линз (ИОЛ) с использованием принципов гониофотометра.
Abstract
Разработана методология профилирования рассеяния рассеянного света (SLSP) для полноугольной количественной оценки рассеяния света вперед и назад от внутриглазных линз (ИОЛ) с использованием принципов гониофотометра. Этот протокол описывает платформу SLSP и то, как он использует 360 ° вращающийся фотодетекторный датчик, который сканируется вокруг образца ИОЛ при записи интенсивности и местоположения рассеянного света при его прохождении через среду ИОЛ. Платформа SLSP может использоваться для прогнозирования, не клинически, склонности к текущим и новым конструкциям и материалам ИОЛ для индуцирования рассеяния света. Неклиническая оценка светорассеивающих свойств ИОЛ может значительно уменьшить количество жалоб пациентов, связанных с нежелательным бликом, блеском, оптическими дефектами, плохим качеством изображения и другими явлениями, связанными с непреднамеренным рассеянием света. Необходимо провести дальнейшие исследования для корреляции данных SLSP с клиническими результатами, чтобы помочь идентифицироватьКоторый измеряет рассеяние света, является наиболее проблематичным для пациентов, перенесших операцию катаракты после имплантации ИОЛ.
Introduction
Сначала был применен подход профилировщика рассеяния рассеянного света (SLSP) для решения проблемы количественной оценки характеристик рассеяния света внутриглазных линз (ИОЛ) в неклинических условиях 1 . Разработка методологии тестирования для оценки тенденций рассеяния света конструкций ИИЛ и материалов представляет значительный интерес, чтобы помочь выявить потенциальные проблемы нежелательного рассеяния света. Рассеяние света обычно сообщается пациентами и наблюдается как блики, блеск, оптические дефекты и другие формы дисфотопсии 2 , иногда приводящие к пациенту, требующему эксплантации ИОЛ. В дополнение к дисфотопсии рассеянный свет уменьшает количество баллистического света, что приводит к снижению общего качества изображения 3 . Разработка устройства, которое может не клинически оценить потенциал ИОЛ для рассеивания входящего света (и позже коррелирует с клинически отчетными результатами) cБыть полезным.
Оценка оптических свойств ИОЛ (линза, используемая для замены человеческой кристаллической линзы после хирургии катаракты) представляет особый интерес, поскольку она является наиболее часто имплантированным медицинским прибором в мире (почти 20 миллионов в год) 4 и США (более 3 Млн. В год) 5 . В результате даже небольшой процент пациентов, сообщивших о дисфотопсии, может оказать большое влияние. Кроме того, быстрорастущие технологии ( например, новые конструкции ИОЛ, материалы и оптические возможности) могут увеличить проблемы, связанные с рассеянием света. Например, мультифокальные ИОЛ были разработаны для улучшения ближней и дальней остроты зрения путем разработки линз, которые используют рефракционные и дифракционные оптические принципы. Было обнаружено, что эти линзы также очень успешны, и они увеличивают количество зарегистрированных гало и бликов, в основном связанных с рассеянием света 6 </sвверх>.
Несколько неклинических лабораторных исследований пытаются предсказать дисфотопсию от рассеянного света, когда он проходит через ИОЛ 7 . Например, исследования показали, что Haptics IOL (руки ИОЛ используются для установки на месте), а край ИОЛ подвержен воздействию большого количества наблюдаемого рассеянного света 8 . Был введен один метод – метод интегрирующей сферы с баллистическим фотоном (БРИМ) для количественного измерения количества общего небаллистического света после прохождения через ИОЛ 9 . Однако этот высокочувствительный метод предназначен для измерения полной интенсивности рассеянного света и не может определить направленность рассеянного света. Программное обеспечение компьютерного моделирования может использоваться с образцовыми глазами, чтобы помочь предсказать интенсивность и направленность рассеяния света от различных конструкций и материалов ИОЛ. Например, склонность к краю ИОЛ индуцировать светT для моделирования конструкций, которые ограничивали бы количество рассеянного света 10 . Кроме того, компьютерное моделирование, в которое встроена теория рассеяния Mie, подтвердило, что увеличение рассеяния света может уменьшить функцию передачи модуляции (MTF) IOL (прямая корреляция с качеством изображения) 3 . Несмотря на полезность, для проверки этих прогнозирующих симуляций необходимы реальные стендовые тесты.
Для проверки прогностического моделирования необходим стендовый тест, который способен обнаруживать и количественно оценивать две различные формы рассеянного света, рассеянный вперед и рассеянный назад рассеянный свет. Хотя это не источник дисфотопсии, рассеянный назад рассеянный свет (рассеяние света от глаза) является причиной снижения качества изображения, поскольку через ИОЛ проходит меньше света, чтобы в конечном итоге достичь сетчатки. Прямой рассеянный свет (рассеяние света в сетчатке) является проблемой для офтальмологов, поскольку онМожет привести к жалобам на дисфотопсию ( например, блики, ореол и блеск). Один из распространенных примеров – пациенты, сообщающие о дополнительном нежелательном свете от прохождения встречных автомобилей во время ночного вождения; Этот вопрос особенно распространен среди мультифокальных ИОЛ 11 . Однако текущая практика выявления потенциального прямого рассеянного света заключается в том, что офтальмологи должны освещать глаза пациента и качественно наблюдать, сколько света отражается назад (обратный рассеянный свет) и полагая, что рассеянный назад рассеянный свет будет примерно таким же, как рассеянный вперед Свет (что не всегда так) 12 .
Здесь мы опишем простую методику тестирования с использованием принципов гониофотометрии, чтобы количественно измерить величину и направление рассеянного света у него, проходя через внутриглазную линзу. SLSP работает, вращая датчик фотодиода на 360 градусов вокруг ИОЛ, который подвергается воздействию света sНаш, см . Рис. 1а . Мы выбрали зеленый лазерный источник (543 нм), чтобы наилучшим образом представить известный фотопический максимум и согласиться с международными стандартными спецификациями 13 . Здесь IOL адаптируется к вращательному и поступательному держателю, где датчик фотодиода может вращаться вокруг и наблюдать рассеяние света от объектива. В результате SLSP обладает уникальной способностью количественно измерять величину и направленность рассеянного света. Однако, хотя это не описано здесь, для улучшения интеллектуальных возможностей эксперименты должны проводиться в контролируемой среде с использованием соответствующей модели глаз. Расстояние между ИОЛ и оптическим датчиком (а также размер сенсорного элемента) определит возможности разрешения устройства; Тем не менее, будет достигнута компромисс между разрешением и мощностью сигнала, которые необходимо будет скорректировать, если это необходимо.
Чтобы точно описать принципПлатформы SLSP мы определяем три типа вращательных углов, см. Рисунки 1b и 1c . В частности, угол поворота (˚R) представляет собой поворот фотодиодного датчика при вращении вокруг ИОЛ. Здесь 0˚R будет представлять, когда датчик находится за линзой (обратный рассеянный свет), а 180˚R представляет собой, когда датчик находится перед объективом (передний рассеянный свет). Углы 90˚ и 270˚ представляют собой точки перехода между рассеянным светом вперед и назад. Угол восприятия (˚S) представляет собой градусы, которые датчик поворачивает (в направлении вверх и вниз), чтобы он мог обнаружить более одной плоскости рассеянного света. Здесь 0˚S означает, что поверхность датчика параллельна IOL (и источнику света). Наконец, угол падения (˚I) представляет собой угол, с которого источник света приближается к ИОЛ. Здесь 0˚I соответствует, когда падающий свет находится на оптической оси ИОЛ и 90 &# 730; Будет представлять, когда источник света перпендикулярен к меридиональной плоскости.
Protocol
Representative Results
Discussion
Результаты экспериментов платформы SLSP показали, что использование простых принципов гониофотометрии может привести к мощному инструменту для оценки свойств рассеяния света, связанного с уникальными конструкциями и материалами ИОЛ. В частности, платформа SLSP наблюдала прямую корреля…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы хотели бы поблагодарить компании за доступ к их монофокальным и мультифокальным ИОЛ. Эта работа была поддержана Институтом науки и образования Оук-Ридж (ORISE) и Программой стипендий по медицинским приборам (МДФР), и их вклад приветствуется. Кроме того, авторы хотели бы поблагодарить Самуэля Сэна за его вклад в лабораторию.
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).
