Оценка механической стабильности интраокулярных линз с помощью корреляции цифровых изображений

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 9437 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

Целью данного исследования было оценить механическую стабильность семи различных гаптических конструкций интраокулярных линз (ИОЛ) путем использования корреляции цифровых изображений для измерения их механических биомаркеров (осевое смещение, наклон и вращение) при квазистатическом сжатии. ИОЛ сжимали между двумя зажимами с 11:00 до 9,50 мм, в то время как набор данных 3D-деформации собирался каждые 0,04 мм. Результаты показали, что гибкие и смешанные конструкции ИОЛ демонстрируют лучший механический отклик при меньшем диаметре сжатия по сравнению с жесткими конструкциями. И наоборот, жесткие конструкции лучше работают при больших диаметрах сжатия. Эти результаты могут помочь в выборе и разработке более механически стабильных конструкций ИОЛ.

Положение интраокулярной линзы (ИОЛ) внутри капсульного мешка имеет решающее значение для зрения пациента после операции по удалению катаракты1,2. Осевое смещение интраокулярной линзы может привести к остаточной аномалии рефракции3,4; наклон может потребовать объяснения или изменения положения5,6; в то время как ротация и децентрация являются решающими факторами для торических и асимметричных мультифокальных ИОЛ7,8,9, см. рис. 1.

Краткое описание влияния механической стабильности ИОЛ на оптические характеристики.

Чтобы гарантировать механическую стабильность ИОЛ перед коммерциализацией, ИОЛ испытывают в соответствии со стандартом ISO 11979:3:2012 «Механические свойства и методы испытаний»10, который заключается в сжатии ИОЛ в компрессионной лунке одного размера диаметром 10,00 мм и оценке основных механических свойств. биомаркеры (осевое смещение, наклон, ротация и децентрация), которые связаны с оптическими характеристиками пациента после операции11. Эти механические биомаркеры обычно измеряются вручную3,4,11,12,13,14, что связано как с ошибкой измерения из-за сложности измерения на микромасштабе, так и со значительными временными затратами.

Стандарт ISO 11979–3:2012 также используется для определения того, требуют ли модификации существующих моделей клинических исследований. Однако одним из ограничений ISO является то, что ИОЛ, предназначенные для капсульного мешка, должны измеряться в компрессионной лунке диаметром 10,00 мм, когда вариабельность диаметра посткатарактного капсульного мешка относительно выше15,16,17,18.

Чтобы учесть вариабельность посткатарактального капсульного мешка и решить трудоемкую работу по ручному измерению, в этом исследовании была поставлена ​​цель оценить семь различных ИОЛ в тесте на квазистатическую компрессию диаметром от 11,00 до 9,50 мм с использованием автоматического метода измерения. В ходе исследования механические биомаркеры этих ИОЛ измерялись с использованием автоматического метода измерения, называемого цифровой корреляцией изображений (DIC)19,20, при этом диаметр компрессионной лунки варьировался от 11,00 до 9,50 мм.

ДИК — это неинтерферометрический оптический метод, который позволяет точно измерить трехмерное смещение с помощью пары камер и структуры поверхностных спеклов на объекте исследования (оптика ИОЛ)21. Эти камеры расположены под разными углами для захвата изображений объекта с разных точек зрения, что позволяет воссоздать трехмерную реконструкцию его поверхности. Затем рисунок пятен на поверхности объекта сопоставляется с двумя синхронизированными изображениями для количественной оценки его трехмерной деформации. По сути, DIC работает, сравнивая спекл-паттерны на двух изображениях и вычисляя, насколько они сместились друг относительно друга, что позволяет точно измерить смещение поверхности объекта21. Стоит отметить, что использование поверхностных спекл-структур имеет решающее значение для успеха ДВС, поскольку эти структуры позволяют точно отслеживать поверхностные деформации, которые в противном случае было бы трудно увидеть. В офтальмологии ДВС использовался в различных исследованиях, таких как измерение смещения склеры и роговицы при тестах надувания глаз22,23 и наблюдение деформации роговицы при тестах с воздушным импульсом, таких как Corvis ST24.

В Таблице 1 описаны семь исследуемых ИОЛ. Эти линзы были выбраны намеренно, поскольку они охватывают большую часть рынка благодаря трем используемым в них материалам (гидрофильный и гидрофобный акрилат и ПММА) и шести различным гаптическим конструкциям, из которых наиболее часто используется конструкция с C-петлей (повторяющаяся в исследовании). Общий дизайн во всем мире. Каждую ИОЛ оценивали 5 раз (n = 5).