Metodologia baseada em Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) para avaliar quantitativamente a dispersão de luz para frente e para trás a partir de lentes intraoculares
Summary
Este protocolo descreve o perfilador de dispersão de luz de digitalização (SLSP) que permite a avaliação quantitativa de ângulo completo de espalhamento direto e retroativo de luz a partir de lentes intraoculares (LIOs) usando os princípios do goniophotômetro.
Abstract
A metodologia do perfilador de dispersão de luz de varredura (SLSP) foi desenvolvida para a avaliação quantitativa de ângulo completo de dispersão de luz para frente e para trás a partir de lentes intraoculares (LIOs) usando os princípios do goniophotômetro. Este protocolo descreve a plataforma SLSP e como ele emprega um sensor de fotodetectores rotativos de 360 ° que é escaneado em torno de uma amostra de IOL enquanto grava a intensidade e a localização da luz dispersa à medida que passa pelo meio de LIO. A plataforma SLSP pode ser usada para prever, não clinicamente, a propensão para projetos e materiais de IOL atuais e novos para induzir dispersão de luz. A avaliação não clínica das propriedades de dispersão de luz das LIOs pode reduzir significativamente o número de queixas de pacientes relacionadas ao brilho indesejado, brilho, defeitos ópticos, má qualidade da imagem e outros fenômenos associados à dispersão de luz não intencional. Estudos futuros devem ser conduzidos para correlacionar dados SLSP com resultados clínicos para ajudar a identificarO que mede a dispersão de luz é mais problemático para os pacientes submetidos à cirurgia de catarata após a implantação da LIO.
Introduction
A abordagem do perfilador de dispersão da luz de varredura (SLSP) foi introduzida pela primeira vez para abordar a necessidade de avaliar quantitativamente as características de dispersão da luz das lentes intraoculares (LIO) em um ambiente não clínico 1 . O desenvolvimento de uma metodologia de teste para avaliar as tendências de dispersão de luz de projetos e materiais de IOL é de interesse significativo para ajudar a identificar possíveis problemas indesejados de espalhamento de luz. A dispersão de luz é comumente relatada pelos pacientes e observada como brilho, brilho, imperfeições ópticas e outras formas de disfotopsia 2 , levando às vezes um paciente solicitando a explicação da LIO. Além da disfotopsia, a luz dispersa reduz a quantidade de luz balística, resultando em menor qualidade de imagem geral 3 . Desenvolver um dispositivo que pode avaliar de forma não clínica o potencial da LIO para espalhar a luz entrante (e posteriormente correlacionada com os resultados clinicamente relatados) cUm ser útil.
A avaliação das propriedades ópticas das LIO (a lente usada para substituir a lente cristalina humana após a cirurgia de catarata) é de particular interesse, já que é o dispositivo médico mais implantado no mundo (quase 20 milhões por ano) 4 e os Estados Unidos (mais de 3 Milhões por ano) 5 . Como resultado, mesmo uma pequena porcentagem de pacientes que relatam disfotopsia pode ter um grande impacto. Além disso, as tecnologias de melhoramento rápido ( por exemplo, novos projetos de IOL, materiais e capacidades ópticas) têm potencial para aumentar as preocupações relacionadas à dispersão de luz. Por exemplo, as LIO multifocais foram projetadas para melhorar a acuidade visual próxima e distante ao projetar lentes que utilizam os princípios ópticos de refração e difracção. Embora altamente bem-sucedidas, essas lentes também foram encontradas para aumentar a quantidade de halos e brilho relatados, em grande parte associados à dispersão da luz 6 </sUp>.
Alguns estudos de laboratório não clínico tentam prever a disfotópsia a partir de luz dispersa à medida que passa por LIOs 7 . Por exemplo, a pesquisa identificou que IOL haptics (os braços da IOL usados para colocá-lo no lugar) e a borda das IOLs são propensas a induzir uma grande quantidade de luz dispersa observada 8 . Um método, um método de esfera integradora de remoção de fótons balísticos (BRIM), foi introduzido para medir quantitativamente a quantidade de luz total não balística depois de passar por uma IOL 9 . No entanto, esta técnica altamente sensível é projetada para medir a intensidade total da luz dispersa e é incapaz de identificar a direcionalidade da luz dispersa. O software de simulação de computador pode ser usado com os olhos do modelo para ajudar a prever a intensidade e a direcionalidade da dispersão de luz de vários projetos e materiais de IOL. Por exemplo, a propensão para a borda da LIO para induzir a luzA dispersão foi simulada para identificar projetos que limitariam a quantidade de luz dispersa 10 . Além disso, simulações computacionais que incorporaram a teoria da dispersão de Mie verificaram que o aumento da dispersão de luz pode reduzir a função de transferência de modulação (MTF) da LIO (uma correlação direta com a qualidade da imagem) 3 . Embora útil, testes de banco reais seriam necessários para verificar essas simulações preditivas.
Para verificar simulações preditivas, é necessário um teste de banco que seja capaz de detectar e avaliar quantitativamente duas formas distintas de luz dispersa, luz espalhada espalhada e espalhada para trás. Embora não seja uma fonte de disfotopsia, a luz espalhada para trás (dispersão de luz longe do olho) é uma causa para a redução da qualidade da imagem, à medida que menos luz passa pela IOL para finalmente alcançar a retina. A luz dispersa para a frente (luz espalhando para a retina) é uma preocupação para os oftalmologistas, poisPode resultar em queixas de disfotopsia ( por exemplo , brilho, halo e brilho). Um exemplo comum são os pacientes que relatam o brilho indesejável adicional de passar os carros que se aproximam durante a condução noturna; Esta questão é particularmente comum com IOL multifocal 11 . No entanto, a prática atual para identificar a potencial luz dispersa para frente é que os oftalmologistas brilham a luz no olho do paciente e observem qualitativamente a quantidade de luz refletida para trás (luz espalhada para trás) e assumindo que a luz espalhada para trás será aproximadamente igual à espalhada Luz (o que nem sempre é o caso) 12 .
Aqui, descrevemos uma metodologia de teste simples usando princípios de goniophotometria para medir quantitativamente a magnitude e a direção da luz dispersa ao passar por uma lente intraocular. O SLSP opera rodando um sensor de fotodiodo de 360 graus em torno de uma IOL que é exposta a uma luz sVeja, veja a Figura 1a . Escolhemos uma fonte de laser verde (543 nm) para representar melhor o máximo fotográfico conhecido e concordar com as especificações padrão internacionais 13 . Aqui, uma LIO é adaptada em um suporte de rotação e translação onde um sensor de fotodíodo pode circundar e observar a dispersão de luz fora da lente. Como resultado, o SLSP possui a capacidade única de medição quantitativa da magnitude e direcionalidade da luz dispersa. No entanto, embora não seja descrito aqui, para melhores capacidades de previsão, as experiências devem ser conduzidas dentro de um ambiente controlado usando um modelo de olho apropriado. A distância entre o IOL e o sensor óptico (bem como o tamanho do elemento sensor) determinará os recursos de resolução do dispositivo; No entanto, haverá uma compensação entre resolução e força do sinal que precisará ser ajustada, conforme necessário.
Para descrever com precisão o princípioEs da plataforma SLSP, definimos três tipos de ângulos de rotação, ver Figuras 1b e 1c . Especificamente, o ângulo de rotação (˚R) representa a rotação de um sensor de fotodiodo à medida que gira em torno de uma IOL. Aqui, 0˚R representaria quando o sensor estava atrás da lente (luz espalhada para trás) e 180˚R representa quando o sensor está na frente da lente (luz espalhada para a frente). Os ângulos de 90˚ e 270˚ representam os pontos de transição entre luz espalhada para trás e para trás. O ângulo de detecção (˚S) representa graus em que o sensor é girado (no sentido ascendente e descendente) para que ele possa detectar mais de um plano de luz dispersa. Aqui, 0˚S significa que a superfície do sensor é paralela à IOL (e fonte de luz). Finalmente, o ângulo de incidência (˚I) representa o ângulo que a fonte de luz está se aproximando da IOL. Aqui, 0˚I corresponde a quando a luz incidente está no eixo óptico da IOL e 90 &# 730; Representaria quando a fonte de luz é perpendicular ao plano Meridional.
Protocol
Representative Results
Discussion
Os resultados das experiências da plataforma SLSP descobriram que o uso de princípios de goniophotometria simples pode levar a uma ferramenta poderosa para avaliar as propriedades da dispersão de luz associada a projetos e materiais únicos de IOL. Especificamente, a plataforma SLSP observou uma correlação direta entre a quantidade de luz dispersa detectável e o diâmetro do feixe da fonte de luz. Além disso, os múltiplos picos dispersos encontrados em LIO multifocais foram facilmente observados com o SLSP. Alé…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores agradecem as empresas pelo acesso de suas LIOs monofocais e multifocais. Este trabalho foi apoiado pelo Oak Ridge Institute for Science and Education (ORISE) e o Medical Device Fellowship Program (MDFP) e suas contribuições são apreciadas. Além disso, os autores agradecem Samuel Song por suas contribuições no laboratório.
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
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