Metodología basada en el perfilador de dispersión de luz de barrido (SLPS) para evaluar cuantitativamente la dispersión de luz hacia delante y hacia atrás desde lentes intraoculares
Summary
Este protocolo describe el perfilador de dispersión de luz de barrido (SLSP) que permite la evaluación cuantitativa en ángulo completo de la difusión hacia delante y hacia atrás de la luz desde las lentes intraoculares (LIO) utilizando los principios del goniopotómetro.
Abstract
La metodología de perfiles de dispersión de luz de barrido (SLSP) ha sido desarrollada para la evaluación cuantitativa en ángulo completo de la dispersión de luz hacia adelante y hacia atrás a partir de lentes intraoculares (LIOs) usando los principios de goniopotómetro. Este protocolo describe la plataforma SLSP y cómo emplea un sensor de fotodetector giratorio de 360 ° que se escanea alrededor de una muestra IOL mientras se registra la intensidad y la ubicación de la luz dispersa a medida que pasa a través del medio IOL. La plataforma SLSP puede usarse para predecir, no clínicamente, la propensión a diseños y materiales IOL actuales y nuevos para inducir la dispersión de la luz. La evaluación no clínica de las propiedades de dispersión de la luz de las LIO puede reducir significativamente el número de quejas relacionadas con el deslumbramiento no deseado, el brillo, los defectos ópticos, la mala calidad de la imagen y otros fenómenos asociados con la dispersión no intencional de la luz. Deben realizarse estudios futuros para correlacionar los datos de SLSP con los resultados clínicos para ayudar a identificarQue midió la dispersión de la luz es más problemática para los pacientes que se han sometido a una cirugía de catarata posterior a la implantación de la LIO.
Introduction
El perfiles de dispersión de luz perfilador (SLSP) se introdujo por primera vez para abordar la necesidad de evaluar cuantitativamente características de dispersión de la luz de las lentes intraoculares (LIO) en un entorno no clínico [ 1] . El desarrollo de una metodología de prueba para evaluar las tendencias de dispersión de la luz de diseños y materiales de LIO es de interés significativo para ayudar a identificar posibles problemas no deseados de dispersión de la luz. La dispersión de la luz es comúnmente reportada por los pacientes y se observa como deslumbramiento, brillo, imperfecciones ópticas y otras formas de disfotopsia 2 , que a veces conducen a un paciente que solicita la explicación de la LIO. Además de la disfotopsia, la luz dispersa reduce la cantidad de luz balística, lo que resulta en una menor calidad general de la imagen 3 . Desarrollar un dispositivo que no puede evaluar clínicamente el potencial de LIO para dispersar la luz entrante (y posteriormente correlacionado con los resultados informados clínicamente) cUn útil.
Es de particular interés evaluar las propiedades ópticas de las LIOs (el lente utilizado para reemplazar la lente cristalina humana después de la cirugía de catarata), ya que es el dispositivo médico más implantado en el mundo (casi 20 millones por año) 4 y Estados Unidos (más de 3 Millones por año) 5 . Como resultado, incluso un pequeño porcentaje de pacientes que reportan disfotopsia puede tener un gran impacto. Además, las tecnologías que mejoran rápidamente ( por ejemplo, nuevos diseños de IOL, materiales y capacidades ópticas) tienen el potencial de aumentar las preocupaciones relacionadas con la dispersión de la luz. Por ejemplo, las LIO multifocales han sido diseñadas para mejorar la agudeza visual cercana y lejana mediante el diseño de lentes que utilizan principios ópticos de refracción y difracción. Aunque son altamente exitosas, también se ha encontrado que estas lentes aumentan la cantidad de halos reportados y el deslumbramiento, en gran medida asociado con la dispersión de la luz 6 </sArriba
Algunos estudios de laboratorio no clínicos intentan predecir la disfotopsia de la luz dispersa a medida que pasa a través de las LIO 7 . Por ejemplo, la investigación ha identificado que las HAPTIC de IOL (los brazos de la LIO utilizados para establecerlo en su lugar) y el borde de las LIO son propensos a inducir una gran cantidad de la luz dispersa observada dispersa [ 8] . Se introdujo un método, un método de esfera integradora de eliminación de fotones balísticos (BRIM), para medir cuantitativamente la cantidad de luz no balística total después de pasar a través de una LIO 9 . Sin embargo, esta técnica altamente sensible está diseñada para medir la intensidad total de la luz dispersa y no puede identificar la direccionalidad de la luz dispersa. Software de simulación de computadora se puede utilizar con los ojos del modelo para ayudar a predecir la intensidad y la direccionalidad de la dispersión de la luz de varios diseños de IOL y materiales. Por ejemplo, la propensión para que el borde de la LIO induzca la luzT de dispersión se simuló para identificar diseños que limitaría la cantidad de luz dispersa 10 . Además, las simulaciones por computadora que incorporaron la teoría de dispersión de Mie verificaron que el aumento de la dispersión de luz puede reducir la función de transferencia de modulación (MTF) de la LIO (una correlación directa con la calidad de la imagen) 3 . Aunque sería útil, se necesitarían pruebas de banco reales para verificar estas simulaciones predictivas.
Para verificar las simulaciones predictivas es necesaria una prueba de banco que sea capaz de detectar y evaluar cuantitativamente dos formas distintas de luz dispersa, dispersada hacia adelante y luz dispersa hacia atrás. Aunque no es una fuente de disfotopsia, la luz dispersa hacia atrás (dispersión de la luz lejos del ojo) es una causa para la calidad de imagen reducida, como menos luz pasa a través de la LIO para llegar finalmente a la retina. La luz dispersa hacia adelante (dispersión de la luz hacia la retina) es una preocupación para los oftalmólogos, ya quePuede resultar en quejas de disfotopsia ( por ejemplo , deslumbramiento, halo y centelleo). Un ejemplo común es el de los pacientes que informan de un deslumbramiento indeseado adicional al pasar los coches que se aproximan durante la conducción nocturna; Este problema es particularmente común con LIOs multifocales 11 . Sin embargo, la práctica actual para identificar la luz potencial dispersada hacia adelante es que los oftalmólogos iluminen la vista del paciente y observen cualitativamente cuánta luz se refleja hacia atrás (luz difusa hacia atrás) y asumiendo que la luz dispersada hacia atrás será aproximadamente la misma que la luz difundida hacia adelante Luz (que no siempre es el caso) 12 .
Aquí, describimos una metodología de prueba simple utilizando los principios de goniophotometría para medir cuantitativamente la magnitud y la dirección de la luz dispersada en que pasa a través de una lente intraocular. El SLSP opera girando un sensor de fotodiodo 360 grados alrededor de una IOL que está expuesta a una luz sVéase la Figura 1a . Elegimos una fuente láser verde (543 nm) para representar mejor el máximo fotópico conocido y estar de acuerdo con las especificaciones estándar internacionales 13 . Aquí, una IOL se adapta a un soporte giratorio y traslacional donde un sensor de fotodiodo puede circular alrededor y observar la dispersión de la luz fuera de la lente. Como resultado, el SLSP tiene la capacidad única de medir cuantitativamente la magnitud y direccionalidad de la luz dispersa. Sin embargo, aunque no se describen aquí, para mejores capacidades predictivas, los experimentos deben realizarse en un ambiente controlado usando un modelo de ojo apropiado. La distancia entre el IOL y el sensor óptico (así como el tamaño del elemento sensor) determinará las capacidades de resolución del dispositivo; Sin embargo, habrá un tradeoff entre la resolución y la fuerza de la señal que necesitará ser ajustado, según lo necesitado.
Para describir con precisión el principioEs de la plataforma SLSP definimos tres tipos de ángulos de rotación, ver Figuras 1b y 1c . Específicamente, el ángulo de rotación (˚R) representa la rotación de un sensor de fotodiodo a medida que gira alrededor de una IOL. Aquí, 0˚R representaría cuando el sensor está detrás de la lente (luz difusa hacia atrás) y 180˚R cuando el sensor está delante de la lente (luz difundida hacia adelante). Los ángulos de 90˚ y 270˚ representan los puntos de transición entre la luz difundida hacia adelante y hacia atrás. El ángulo de detección (˚S) representa grados en los que el sensor es pivotado (en dirección ascendente y descendente) de modo que pueda detectar más de un plano de luz dispersa. Aquí, 0˚S significa que la superficie del sensor es paralela a la IOL (y la fuente de luz). Finalmente, el ángulo de incidencia (˚I) representa el ángulo al que se aproxima la fuente de luz desde el IOL. Aquí, 0˚I corresponde a cuando la luz incidente está en el eje óptico de la IOL y 90 &# 730; Representaría cuando la fuente de luz es perpendicular al plano Meridional.
Protocol
Representative Results
Discussion
Los resultados de los experimentos de la plataforma SLSP han encontrado que el uso de principios de goniophotometría simple puede conducir a una poderosa herramienta para evaluar las propiedades de la dispersión de la luz asociados con diseños y materiales únicos de LIO. Específicamente, la plataforma SLSP ha observado una correlación directa entre la cantidad de luz dispersada detectable y el diámetro del haz de la fuente de luz. Además, los múltiples picos dispersos encontrados en LIO multifocal se observaron…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores desean agradecer a las empresas el acceso a sus LIOs monofocales y multifocales. Este trabajo fue apoyado por el Instituto Oak Ridge para la Ciencia y la Educación (ORISE) y el Medical Device Fellowship Program (MDFP) y sus contribuciones son apreciadas. Además, los autores desean agradecer a Samuel Song por sus contribuciones en el laboratorio.
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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