Méthodologie basée sur le Profiler de diffusion de lumière de balayage (SLPS) pour évaluer quantitativement la diffusion de lumière vers l'avant et vers l'arrière à partir de lentilles intraoculaires
Summary
Ce protocole décrit le profileur de diffusion de lumière de balayage (SLSP) qui permet l'évaluation quantitative intégrale de la diffusion vers l'avant et vers l'arrière de la lumière à partir des lentilles intraoculaires (LIO) en utilisant les principes du goniophotomètre.
Abstract
La méthodologie de profils de diffusion de lumière de balayage (SLSP) a été développée pour l'évaluation quantitative intégrale de la diffusion de la lumière vers l'avant et vers l'arrière à partir de lentilles intraoculaires (LOL) en utilisant les principes du goniophotomètre. Ce protocole décrit la plate-forme SLSP et comment il utilise un capteur photodétecteur rotatif à 360 ° qui est balayé autour d'un échantillon IOL tout en enregistrant l'intensité et l'emplacement de la lumière dispersée lorsqu'elle traverse le milieu IOL. La plate-forme SLSP peut être utilisée pour prévoir, non cliniquement, la propension à des conceptions et des matériaux IOL actuels et nouveaux pour induire une dispersion de lumière. L'évaluation non clinique des propriétés de diffusion de la lumière des LIO peut considérablement réduire le nombre de plaintes de patients liées à l'éblouissement indésirable, à l'éclat, aux défauts optiques, à la mauvaise qualité de l'image et à d'autres phénomènes associés à la diffusion involontaire de la lumière. Des études futures devraient être menées pour corréler les données SLSP avec les résultats cliniques afin d'identifierQui mesure la dispersion de la lumière est le plus problématique pour les patients qui ont subi une chirurgie de la cataracte suite à l'implantation d'IOL.
Introduction
L'approche de balayage de la lumière de balayage (SLSP) a d'abord été introduite pour répondre à la nécessité d'évaluer quantitativement les caractéristiques de diffusion de lumière des lentilles intraoculaires (LIO) dans un cadre non clinique 1 . L'élaboration d'une méthodologie de test pour évaluer les tendances de la dispersion de la lumière des conceptions et des matériaux d'IOL est d'un intérêt important pour aider à identifier les problèmes potentiels de diffusion de lumière indésirables. La dispersion de la lumière est communément signalée par les patients et observée sous forme d'éblouissement, de scintillement, d'imperfections optiques et d'autres formes de dysphotopsie 2 , conduisant parfois à un patient qui demande l'explication IOL. En plus de la dysphotopsie, la lumière dispersée réduit la quantité de lumière balistique, ce qui entraîne une qualité d'image globale plus faible 3 . Développer un dispositif qui peut évaluer non-cliniquement le potentiel d'IOL pour disperser la lumière entrante (et plus tard corrélée aux résultats cliniquement rapportés) cUn être utile.
L'évaluation des propriétés optiques des IOL (la lentille utilisée pour remplacer la lentille cristalline humaine après la chirurgie de la cataracte) présente un intérêt particulier puisqu'il s'agit du dispositif médical le plus souvent implanté dans le monde (près de 20 millions par an) 4 et aux États-Unis (plus de 3 ans) Million par an) 5 . En conséquence, même un petit pourcentage de patients signalant une dysphotopsie peut avoir un impact important. De plus, l'amélioration rapide des technologies ( p. Ex ., Nouvelles conceptions IOL, matériaux et capacités optiques) peut augmenter les préoccupations liées à la diffusion de la lumière. Par exemple, les LIO multifocales ont été conçues pour améliorer l'acuité visuelle proche et distante en concevant des lentilles qui utilisent des principes optiques de réfraction et de diffraction. Bien que très réussi, ces lentilles ont également été trouvées pour augmenter la quantité d'halos et d'éblouissement signalés, largement associés à la diffusion de la lumière 6 </sHaut>.
Quelques études de laboratoire non clinique tentent de prédire la dysphotopsie à partir de la lumière diffusée lorsqu'elle traverse les LIO 7 . Par exemple, la recherche a identifié que les HAP de l'IOL (les bras de l'IOL utilisés pour le mettre en place) et le bord des LIO sont susceptibles d'induire une grande quantité de lumière dispersée éblouissante 8 . Une méthode, une méthode de sphère intégrante (BRIM) à balayage photonique, a été introduite pour mesurer quantitativement la quantité de lumière totale non balistique après avoir traversé une IOL 9 . Cependant, cette technique très sensible est conçue pour mesurer l'intensité totale de la lumière dispersée et ne permet pas d'identifier la directionnalité de la lumière diffusée. Le logiciel de simulation par ordinateur peut être utilisé avec des yeux modèles pour aider à prédire l'intensité et la directionnalité de la dispersion de la lumière à partir de différents modèles et matériaux d'IOL. Par exemple, la propension au bord de l'IOL pour induire la lumièreLa diffusion de t a été simulée pour identifier des modèles qui limiteraient la quantité de lumière dispersée 10 . En outre, les simulations informatiques qui ont incorporé la théorie de diffusion de Mie ont vérifié que la dispersion de la lumière augmentée peut réduire la fonction de transfert de modulation (MTF) de l'IOL (une corrélation directe avec la qualité de l'image) 3 . Bien que serviable, de vrais tests bancaires seraient nécessaires pour vérifier ces simulations prédictives.
Pour vérifier les simulations prédictives, un test de banc est nécessaire capable de détecter et d'évaluer quantitativement deux formes distinctes de lumière dispersée, de lumière dispersée vers l'avant et dispersée vers l'arrière. Bien qu'il ne s'agisse pas d'une source de dysphotopsie, la lumière dispersée vers l'arrière (la diffusion de la lumière loin de l'œil) est une cause de réduction de la qualité de l'image, à mesure que moins de lumière passe à travers la LIO pour atteindre finalement la rétine. La lumière diffusée vers l'avant (diffusion de la lumière vers la rétine) est une préoccupation pour les ophtalmologistes car ellePeut entraîner des plaintes de dysphotopsie ( p. Ex. Éblouissement, halo et éclat). Un exemple commun est que les patients signalent un reflet indésirable supplémentaire de transmettre les voitures en route pendant la conduite de nuit; Ce problème est particulièrement fréquent avec les IOL multifocales 11 . Cependant, la pratique actuelle pour identifier la lumière dispersée potentielle vers l'avant est que les ophtalmologistes brillent la lumière sur l'œil du patient et observent qualitativement la quantité de lumière réfléchie (lumière dispersée vers l'arrière) et en supposant que la lumière diffusée vers l'arrière sera approximativement la même que celle diffusée vers l'avant Lumière (ce qui n'est pas toujours le cas) 12 .
Ici, nous décrivons une méthodologie d'essai simple utilisant des principes de goniophotométrie pour mesurer quantitativement la grandeur et la direction de la lumière diffusée à travers une lentille intraoculaire. Le SLSP fonctionne en faisant tourner un capteur de photodiode à 360 degrés autour d'une IOL exposée à une lumière sVoir la figure 1a . Nous avons choisi une source laser verte (543 nm) pour mieux représenter le maximum photopique connu et accepter les spécifications standard internationales 13 . Ici, une IOL est adaptée sur un support de rotation et de translation où un capteur de photodiode peut circuler autour et observer la diffusion de lumière de l'objectif. En conséquence, le SLSP a la capacité unique de mesurer quantitativement l'amplitude et la directionnalité de la lumière diffusée. Cependant, bien que non décrit ici, pour de meilleures capacités prédictives, les expériences devraient être menées dans un environnement contrôlé en utilisant un modèle d'oeil approprié. La distance entre l'IOL et le capteur optique (ainsi que la taille de l'élément capteur) déterminera les capacités de résolution du périphérique; Cependant, il y aura un compromis entre la résolution et la force du signal qui devra être ajusté, au besoin.
Décrire avec précision le principeEs de la plate-forme SLSP, nous définissons trois types d'angles de rotation, voir les figures 1b et 1c . Plus précisément, l'angle de rotation (˚R) représente la rotation d'un capteur de photodiode lorsqu'il tourne autour d'une IOL. Ici, 0˚R représenterait lorsque le capteur est derrière l'objectif (lumière diffusée vers l'arrière) et 180˚R représente lorsque le capteur est en face de l'objectif (lumière diffusée vers l'avant). Les angles de 90˚ et 270˚ représentent les points de transition entre la lumière dispersée vers l'avant et vers l'arrière. L'angle de détection (˚S) représente des degrés que le capteur pivote (en sens ascendant et descendant) afin qu'il puisse détecter plus d'un plan de lumière diffusée. Ici, 0˚S signifie que la surface du capteur est parallèle à l'IOL (et à la source lumineuse). Enfin, l'angle d'incidence (˚I) représente l'angle auquel la source lumineuse s'approche de la LIO. Ici, 0˚I correspond à quand la lumière incidente est sur l'axe optique de l'IOL et 90 &# 730; Représenterait lorsque la source lumineuse est perpendiculaire au plan Meridional.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les résultats des expériences de la plate-forme SLSP ont révélé que l'utilisation de principes de goniophotométrie simple peut conduire à un outil puissant pour évaluer les propriétés de la dispersion de la lumière associée à des conceptions et des matériaux IOL exclusifs. Plus précisément, la plate-forme SLSP a observé une corrélation directe entre la quantité de lumière diffusée détectable et le diamètre du faisceau de la source lumineuse. En outre, les pics dispersés multiples dans les LIO…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs souhaitent remercier les entreprises pour l'accès à leurs LIO monofocales et multifocales. Ce travail a été soutenu par l'Institut Oak Ridge pour la science et l'éducation (ORISE) et le Programme de bourses de dispositifs médicaux (MDFP) et leurs contributions sont appréciés. En outre, les auteurs souhaitent remercier Samuel Song pour ses contributions au laboratoire.
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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