眼内レンズからの前方散乱光および後方散乱光を定量的に評価するための走査型光散乱プロファイラ（SLPS）に基づく方法論
Summary
このプロトコルは、ゴニオフォトメーター原理を用いて眼内レンズ（IOL）からの光の前方散乱および後方散乱の全角度定量評価を可能にする走査光散乱プロファイラー（SLSP）について記載している。
Abstract
走査光散乱プロファイラ（SLSP）法は、ゴニオフォトメータ原理を用いた眼内レンズ（IOL）からの前方散乱光および後方散乱光の全角度定量評価のために開発された。このプロトコルは、SLSPプラットフォームと、それがIOL媒体を通過する際の散乱光の強度および位置を記録しながら、IOLサンプルの周りを走査する360°回転光検出器センサをどのように使用するかを記述する。 SLSPプラットフォームは、現在および新規のIOL設計および材料が光散乱を誘発する傾向を非臨床的に予測するために使用することができる。 IOLの光散乱特性の非臨床評価は、望ましくないグレア、ぎらつき、光学的欠陥、劣悪な画像品質、および意図しない光散乱に関連する他の現象に関連する患者の苦情の数を大幅に減らすことができる。今後の研究は、SLSPデータを臨床結果と相関させて、これは、IOL移植に続いて白内障手術を受けた患者にとって、光散乱を測定することが最も問題である。
Introduction
走査型光散乱プロファイラ（scanning light scattering profiler、以下、SLSP）アプローチは、非臨床の場面で眼内レンズ（IOL）の光散乱特性を定量的に評価する必要性に対処するために初めて導入されました1 。望ましくない光散乱問題を特定するのに役立つために、IOL設計および材料の光散乱傾向を評価するための試験方法を開発することは、重要な関心事である。光散乱は、患者によって一般的に報告され、眩しさ、輝き、光学的不完全性、および他の形態の不快感として観察され、場合によってはIOL外植片を要求する患者に至る。不快感に加えて、散乱光は弾道光の量を減らし、全体の画質を低下させる3 。入ってくる光を散乱させる（そして臨床的に報告された結果と後で相関付けられる）IOLの可能性を非臨床的に評価することができるデバイスを開発するc有用である。
IOL（白内障手術後にヒト水晶体を置き換えるために使用されるレンズ）の光学特性を評価することは、世界で最も一般的に埋め込まれた医療装置（年間約2,000万人）であり、米国年間5万人） 5 。結果として、不快感を訴える患者のわずかな割合でさえ、大きな影響を及ぼす可能性がある。さらに、急速に向上する技術（ 例えば、新しいIOL設計、材料、光学能力）は、光散乱に関する懸念を増大させる可能性がある。例えば、多焦点IOLは、屈折および回折光学原理を利用するレンズを設計することによって、近見および遠視の視力を改善するように設計されている。非常に成功したが、これらのレンズは、報告されたハローおよびグレアの量を増加させることも見出されており、主に光6の散乱に関連する</sアップ>。
いくつかの非臨床検査研究では、散乱光がIOLを通過する際の障害を予測しようとしている7 。例えば、IOLの触覚（IOLの腕はそれを定位置に設定するのに使用された）とIOLのエッジは、観察されるグレア散乱光の大量を誘発しがちであることを研究によって確認している8 。 1つの方法、弾道光子除去積分球法（BRIM）を導入して、IOL9を通過した後の総非弾道光の量を定量的に測定した。しかしながら、この高感度技術は、散乱光の全強度を測定するように設計されており、散乱光の方向性を識別することができない。コンピュータシミュレーションソフトウェアは、様々なIOL設計および材料からの光散乱の強度および指向性を予測するのを助けるために、モデルアイと共に使用することができる。例えば、IOLエッジがlighを誘導する傾向散乱光10の量を制限する設計を識別するために、散乱をシミュレートした。さらに、Mie散乱理論を組み込んだコンピュータシミュレーションは、光散乱の増加がIOL（画像品質との直接的な相関）の変調伝達関数（MTF）を低減できることを立証した3 。参考になりますが、これらの予測シミュレーションを検証するには、実際のベンチテストが必要です。
予測シミュレーションを検証するためには、散乱光、前方散乱光および後方散乱光の2つの異なる形態を検出し、定量的に評価することができるベンチテストが必要である。不全麻痺の原因ではないが、後方散乱光（眼から散乱する光）は、最終的に網膜に到達するためにIOLを通過する光が少なくなるので、画質が低下する原因となる。眼科医にとって、前方散乱光（網膜に向かって散乱する光）は、眼科医にとって懸念事項であるdysphotopsia（グレア、ハロー、ぎらつきなど）の不満を招くことがあります。 1つの一般的な例は、夜間の運転中に対向車を通過することによる追加の望ましくない眩しさを患者に報告することである。この問題は、特に多焦点IOL11に共通する問題である。しかし、前方散乱光の可能性を確認する現在の方法は、眼科医が患者の眼に光を当て、どの程度の光が後方に反射するか（後方散乱光）を定性的に観察し、後方散乱光が前方散乱光光（必ずしもそうでない） 12 。
ここでは、ゴニオフォトメトリ原理を使用して、眼内レンズを通過する散乱光の大きさおよび方向を定量的に測定するための簡単な試験方法を説明する。 SLSPは、光に曝されるIOLの周りを360度回転させることによって動作するource、 図1a参照。既知の明視野最大値を最もよく表し、国際標準仕様書に合致するように緑色レーザー源（543nm）を選択した13 。ここでは、IOLは、回転および並進ホルダに適合されており、フォトダイオードセンサは、レンズの周りを回り、光の散乱を観察することができる。その結果、SLSPは、散乱光の大きさおよび方向性を定量的に測定する独特の能力を有する。しかし、ここでは説明しませんが、予測能力を高めるには、適切な眼モデルを使用して制御された環境内で実験を実施する必要があります。 IOLと光学センサとの間の距離（およびセンサ素子のサイズ）は、装置の分解能力を決定する。しかし、必要に応じて、調整する必要がある分解能と信号強度の間にトレードオフがあります。
原則を正確に記述するためにSLSPプラットフォームの3つのタイプの回転角度を定義します（ 図1bおよび1c参照） 。具体的には、回転角（˚R）は、IOLを中心に回転するフォトダイオードセンサの回転を表す。ここで、0˚Rはセンサがレンズの後方にある場合（後方散乱光）を表し、180˚Rはセンサがレンズの前方にある場合（前方散乱光）を表します。 90°と270°の角度は、前方散乱光と後方散乱光との間の遷移点を表す。検出角（˚S）は、センサが（上下方向に）旋回され、複数の散乱光面を検出できる程度を表します。ここで、0°Sはセンサー表面がIOL（および光源）に平行であることを意味します。最後に、入射角（˚I）は、光源がIOLから近づく角度を表す。ここで、0°Iは、入射光がIOLの光軸上にあり、90°＆＃730;光源がメリディオナル平面に対して垂直であるときを表す。
Protocol
Representative Results
Discussion
SLSPプラットフォーム実験の結果から、単純なゴニオフォトメトリの原理を使用すると、独自のIOLデザインや材料に関連する光散乱の特性を評価するための強力なツールが得られることがわかりました。具体的には、SLSPプラットフォームは、検出可能な散乱光の量と光源のビーム直径との間に直接の相関を観察した。さらに、多焦点IOLで見出された複数の散乱ピークは、SLSPで容易に観察され…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者らは、単焦点および多焦点IOLにアクセスすることに同社に感謝したいと思います。この研究は、Oak Ridge理学教育研究所（ORISE）とMDFP（Medical Device Fellowship Program）によって支援され、その貢献は高く評価されています。また、研究室での貢献についてSamuel Songに感謝したいと思います。
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 |
Riferimenti
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