基于扫描光散射分析器（SLPS）的方法来量化评估来自眼内镜的前向和后向光散射

Summary

该协议描述了扫描光散射分析仪（SLSP），其使用角度光度计原理对来自眼内透镜（IOL）的光的前向和后向散射进行全角度定量评估。

Abstract

已经开发了扫描光散射分析仪（SLSP）方法，用于使用角度光度计原理从眼内透镜（IOL）的前向和后向光散射进行全角度定量评估。该协议描述了SLSP平台，以及它如何采用360度旋转光电检测器传感器，它在IOL样品周围扫描，同时记录散射光通过IOL介质时的强度和位置。 SLSP平台可用于非临床预测当前和新颖的IOL设计和材料诱导光散射的倾向。 IOL的光散射特性的非临床评估可以显着减少与不想要的眩光，闪光，光学缺陷，差的图像质量以及与非预期的光散射相关的其他现象的患者投诉的数量。应进行未来研究，以将SLSP数据与临床结果相关联以帮助确定测量光散射对于在IOL植入后经历白内障手术的患者是最有问题的。

Introduction

首先引入扫描光散射分析仪（SLSP）方法来解决在非临床环境中定量评估眼内透镜（IOL）的光散射特性的需要¹ 。开发测试方法来评估IOL设计和材料的光散射趋势是非常有意义的，以帮助识别潜在的不必要的光散射问题。光散射通常由患者报告，并被观察为眩光，闪光，光学缺陷和其他形式的功能障碍² ，有时导致患者要求IOL移植。除了偏心光，散射光减少了弹道光的数量，导致较低的整体图像质量³ 。开发可以非临床评估IOL潜能来散射入射光的装置（后来与临床报告的结果相关）c有用的

评估IOL的光学性质（用于在白内障手术后替代人晶状体的镜片）是特别有意义的，因为它是世界上最常用的植入医疗器械（每年近2000万） ⁴和美国（超过3每年百万） ⁵ 。因此，甚至有一小部分报告失调症的患者可能会产生很大的影响。此外，快速改进的技术（ 例如新的IOL设计，材料和光学能力）有可能增加与光散射有关的问题。例如，多焦点IOL已被设计为通过设计利用折射和衍射光学原理的透镜来改善近视和远视力。虽然这些镜片非常成功，但也发现这些镜片增加报道的光晕和眩光的量，这主要与光^6的散射有关。

Protocol

SLSP测量平台准备

注意:所有对准步骤都需要精确和耐心，以确保在测量光散射时进行准确的定量。 图1中提供的SLSP设置概述。这里，插图（ 图1a ）显示了SLSP设置的基本概念。此外， 图1b和1c有助于定义讨论中引用的各种角度。具体来说，在图1b和1c中定义了以下三个角度:˚R（传感器旋转角度），˚S（传感器测量角）和˚I（入射角）。

1. SLSP对齐（图2）。
   1. 使用10×无穷远校正物镜将窄线宽激光源（这里为543nm中心波长）聚焦到单模输送光纤中。
      注意:测试ligh以确保流明输出稳定或测量难以量化。通过观察通过光纤的光来确定聚焦光束，这不会实现100％的效率，但是应该足够使得光可以最终被传感器检测到。
   2. 通过将单模光纤与10X无限校正物镜集成，使光纤位于物镜的焦点上来对准光源。输出光应该导致均匀的高斯光束分布。
   3. 在光源前面放置一个光圈孔，以调整高斯光束的直径。
      注意:将光圈孔径设置为代表人眼（ 例如直径为1-6 mm）。由于光散射型投诉通常与夜间驾驶有关，所以可以优选代表扩张虹膜的虹膜孔直径。
   4. 通过附加一个光....

Results

当传感器不位于光源平面上时，光度测量可以产生360˚R的信号。然而，为了从光源平面上的散射光（0˚I）采集测量结果，传感器将需要对光源进行摄像，从而产生小于360˚R的信号。在我们的实验中，确定〜20˚R的信号被阻挡，因为传感器遮挡了光源。

实验发现，直接向后散射光（〜150˚-175˚R和〜185˚-225˚R）的左右两侧观察到光散射的四个主要位置，直接向前散射光的左右观察〜10˚-25˚R和325-350˚R）。激光束直径的影响发现光束直径和散射光强度之间存在直接的相关性，应该是预期的。作为示例， 图3示出了在1mm和4.64mm的光圈孔径（没有孔的准直光源的尺寸）之间的光散射信号的差异。通过积分信号峰值下的面积，可以计算信号强度的定量差异。或者，可以计算前后散射（或两者的组合）的总强度。这些信息可能有助于眼科医师或制造商评估IOL的质量。

Discussion

SLSP平台实验的结果发现，使用简单的光学测量原理可以为评估与独特IOL设计和材料相关的光散射性质提供强大的工具。具体地说，SLSP平台已经观察到可检测散射光的量与光源的光束直径之间的直接相关性。另外，在多焦点IOL中发现的多个分散峰可以用SLSP容易地观察到。此外，随着光源接近掠角，SLSP观察到散射光的大幅度增加，因为大多数光被透镜表面反射。

如协议中所述，光源和IOL的对准对于准确测量散射光是至关重要的。此外，传感器的位置必须通过软件编程与传感器测量准确相关。对齐我可以通过将光输出通过位于同一光学平面（X，Y和Z）上的针孔开孔来校正。放置在IOL后方的针孔也可用于确保IOL也正确对准。定制软件程序的故障排除是通过确保每个软件步骤完成所需的结果来实现的。

SLSP平台已被证明可以定量评估具有接近360˚R观察能力的光散射的大小和方向。因此，SLSP平台可能是评估当前和新颖的IOL设计和材料的有力工具，以更好地预测它们是否具有过度散射光的潜力，特别是与强大的模拟程序配合时。这种非临床方法可以减少患者报告的摄像困难的数量，.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
PD300 系列 光电二极管传感器	Ophir-Spiricon Corp	7Z02410	PD300-1W，RoHS
URS 系列 精密旋转平台	Newport Corp.
ESP301 1 轴运动控制器和驱动器	Newport Corp.	ESP301-1N
LabView 软件	National Instruments Corp.	776671-35
Origin	OriginLab Corp.	N/A
单模 FC/APC 光纤跳线	ThorLabs Inc.	P3-460B-FC
10X 奥林巴斯平场消色差物镜	ThorLabs Inc.	RMS10X	RMS10X - 10X 奥林巴斯平场消色差物镜，0.25 NA，10.6 mm WD