מאמר שיטה

כדי לדמות את המכניקה של העדשה לינה דרך אלונקה מדריך עדשה

DOI:

10.3791/57162

⸱

23 בפברואר 2018

 ,  ,  , 
1Fischell Department of Bioengineering, University of Maryland, 2Bioniko Consulting LLC

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אנו מציגים שיטה יעילה של הלומדים עדשה לינה באמצעות אלונקה עדשה ידנית. פרוטוקול מחקה לינה פיזיולוגיים על ידי משיכת את zonules מחובר סביב הקפסולה העדשה, ובכך, מותח את העדשה.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המטרה של פרוטוקול זה היא לחקות את ביומכניקה של לינה פיזיולוגיים באופן יעיל, מעשי. לינה מושגת דרך ההתכווצות של הגוף ריסי והרפיה של סיבי zonule, שתוצאתה התקרשות של העדשה הדרושות ליד חזון. כאן, נציג של הרומן, שיטה פשוטה שבה לינה המשוכפלים באמצעות מקשיח את zonules מחובר הקפסולה העדשה באמצעות אלונקה מדריך עדשה (MLS). שיטה זו מנטרת מושגת על ידי עדשה כאשר נתון עקבי כוח מתיחה רדיאלי ומאפשר השוואה של התאמת עדשות, אשר יכול להיות מתוח, כדי שאינו אדיב עדשות, אשר לא ניתן למתוח. חשוב מכך, האלונקה זוגות את zonules ישירות, ולא את sclera של העין, וכך רק מצריכים את העדשה, zonules, ועל גוף ריסי ולא המדגם בכל כדור הארץ. הפרש זה יכול להפחית באופן משמעותי את העלות של רכישת עדשות גווייה התורמים מאת על 62% לעומת רכישת של כל העולם.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

לינה היא התהליך שבו העין האנושית הוא מסוגל באופן דינמי להתאים את צורת העדשה הגבישי שלה כדי לראות אובייקטים במרחקים רחוק או קרוב בפוקוס חדה. לינה היא תהליך מהותי ביו-מכני. על גירוי העצבים, השרירים ciliary לייצר כוח על גוף ריסי וכדי את הסיבים zonule לצרף ההיקף של עדשה כמוסה1,2. בעוד ישנן תיאוריות שונות מאחורי ביומכניקה של מקומות לינה, הכי נפוצה ומקובלת היא ההשערה הלמהולץ. על-פי ההשערה, העדשה היא במצב מתוח טבעי, התואם לצורה הדק של העדשה אשר אופטימאלית המוקד של עצמים רחוקים. כדי לשנות את המיקוד על עצמים קרובים יותר, ciliary השרירים מתכווצים, הסיבים zonular רגועות. בתורו, העדשה מסתבכת, הגדלת את עקמומיות משטח anterior ואת אחורי. זה תואם עלייה במחירי החשמל dioptric אשר יש צורך ליד חזון, לכן, אורך מוקד קצר יותר1.

היכולת להכיל בסכנה לאורך זמן באמצעות תנאי בשם זוקן ראייה. זוקן ראייה להשפיע על כולם בגיל 50, גורם לעין אפשרות לשנות באופן דינאמי את המוקד מן רחוק כדי לסגור את המרחקים3. כדי להילחם זוקן ראייה, שיטות הנוכחי הן סבילות כולל עדשות מתקנות, משקפיים. תוך הגדלת היכולת להתמקד באובייקטים קרובים-כמה מטוסים, טיפולים פאסיביים כאלה לא יכול לשחזר את היכולת מיקוד דינמי של עדשה4,5. על מנת לטפל ביעילות זוקן ראייה, או אולי למנוע את זה, אין צורך מתמשך להבין טוב יותר את לינה.

ללמוד עדשה לינה, פותחו מספר התקנים כדי לדמות את התופעה שמחוץ4,6,7,8,9. ספינינג דיסקים הוכנסו הראשון כדי לפקח על מתיחה של העדשה באמצעות כוחות צנטריפוגלי8. כדי להעתיק במדויק יותר את התופעה, עדשה מתיחה היו בהדרגה הציג והתקנים מומצאים. משתמש עם עדשה אלונקה, מנס ואח. אפיינו את הכוח הנדרש כדי להכיל את העדשה תוך מתאם כזה כוח העדשה, קוטר המשוונית9. ההבנה הנוכחית היא כי העדשה נעמד לו עם הגיל, וכתוצאה מכך שינוי מופחתת במצב עדשה בתגובה כוח שווה גוף ריסי3,10,11,12.

אלונקות עדשה הנוכחי לעתים קרובות כרוך תהליך מורכב, יישום אלקטרוניקה ושיעורי מתיחות לתכנות, ודורש כל גופה גלגל העין6,7,10,13. דרישה זו מגבירה את העלות לכל ניסוי כדי מעל $500.00 לכל עין ומקטינות מדגם זמינות. כאן אנו מציגים שיטה כדי לשכפל את העדשה לינה במחיר נמוך ככל שהעין האחורי סיכומים בסביבות $200.00. זמן פחות מתוחכמים יותר התקנים רבים בשימוש כיום, השיטה היא הרבה יותר חסכוני וגם לאימוץ מבלי להתפשר על תוצאות. שיטה זו גולת הכותרת אלונקה מדריך עדשה (MLS) מתואר באיור1, ומשתמש clamping מערכת ייחודי על הסיבים zonular, שיטה ומפותלים רדיאלי כדי להרחיב את קוטר העדשה. דיוק פיזיולוגיים של הפרוטוקול תאומת על-ידי הממצאים של ברנל ואח., מי למד השביל שבו הסיבים zonular anterior ואת אחורי מחובר עדשה כמוסה14. באמצעות עיצוב נעליים מותאמות אישית אשר דורשים רק את העדשה zonule, גוף ריסי, כיוונו ללמוד עדשה ביומכניקה על-ידי שכפול לינה פיזיולוגיים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הפרוטוקולים הבאים יתקבלו תחת של אוניברסיטת מרילנד אכפת חיה מוסדיים שימוש הוועדה וכן את הועד המוסדי. הפרוטוקולים בצע סטנדרטים הפדרלי, המדינה והמקומיים ולאחר ההנחיות שנקבעו על ידי המדיניות באוניברסיטת מרילנד על אבטחה.

1. ניתוח העין מדגם

  1. להשיג דוגמה העין של הבנק המקומי בית מטבחיים או רקמות. אם מתקבל של הגלובוס כולו עיניים, מיד לחלץ את העדשה zonules צמוד, הזגוגיות.
    הערה: הפרטים הספציפיים המתוארים להלן מתייחסים העיניים חזירי והן האנושית.
    1. באמצעות מספריים כירורגיים מחוטא ומלקחיים, לחתוך ולהסיר את כל עודפי למגר את sclera.
    2. להחזיק את העין בצד שלה וביציבות, באמצעות סכין גילוח, עושים חתך קטן לאורך הצד של העין 3 מ מ בלבד הקרנית. להפוך את העמוקה לחתוך מספיק כדי הגיעו את הזגוגיות בתוך העין.
    3. בעזרת מספריים, לחתוך בזהירות לאורך החתך סביב ההיקף של העין. הימנע ניקב את העדשה. תמונת הנציגה מוצג באיור 2א.
    4. לאחר כבר לחתוך את ההיקף החיצוני של העין, להסיר את הרקמה האחורי של העין באמצעות מלקחיים. לבודד את העדשה, zonules, גוף ריסי, את הזגוגיות המצורפת עם מלקחיים. תמונת הנציגה מוצג באיור 2B.
    5. באמצעות מספריים מלקחיים, להסיר את עודף הזגוגיות ולכן העדשה יכולה להשתטח על ה-MLS.
      הערה: במקרים של הקרנית להשתלה, לחצן הקרנית משמש בניתוח, שאר העולם זמינה למטרות מחקר. עם זאת, ניתן להשתמש חלקי העולם הזה עדיין בהכנת רקמות של ההתקנה האלונקה עדשה. אם רק האחורי מתקבל, לבצע רק שלב 1.1.4–1.1.5.
  2. לחטא את כל ציוד משומש לנתיחה שלאחר בפתרון אקונומיקה 15% למשך 30 דקות.

2. ניסיון הרכבה של האלונקה מדריך עדשה

  1. הכנס תחתית הנעל 10 מ מ, והחלק העליון נעל המתאימה לתוך צלחת התחתון של ה-MLS אז נותר פער של 5 מ מ בין הקיר האחורי של כניסת נעל את הנעל עצמה.
  2. יישר את לוחות עליונים ותחתונים, הצמדת הלוחות יחד; המכשיר נמצא כעת במצב unstretched.
  3. הכנס את הצלחות לתוך המארז צלחת וכל הבורג בסימפטומים ולא במחלה עצמה לתוך החור ממוקם לצד צלחת התחתון.
  4. להכניס את המקרה צלחת הבסיס, למקם את הברגים כניסות מיושר.
  5. סובב את מפתח הברגים עם כיוון השעון עד שהוא מגיע הבורג לעצור כדי לכווץ את הנעליים, ולסובב בחזרה נגד כיוון השעון כדי להחזיר את הנעליים unstretched למיקום המקורי.

3. הרכבה של העדשה

  1. הכנס את תחתית הנעל 10 מ מ לתוך צלחת התחתון של ה-MLS כך 5 מ מ הפער בין שרידים של הקיר האחורי של כניסת הנעל, הנעל עצמה.
  2. בעזרת מלקחיים מעוקל, המקום את פני העדשה שחולצו למעלה על אמצע צלחת התחתון כך הנעליים תומכים העדשה מעל החור המרכזי.
  3. הצמד העליון המקביל של הנעליים למקומו, מסיכה רק את zonules, את הזגוגיות. מבחינה ויזואלית להבטיח העדשה כפי ממורכז ככל האפשר על צלחת התחתון.
  4. חזור על שלבים 2.3 – 2.4.

4. מדידה של העדשה

  1. להציב מערכת הדמיה ישירות מעל המנגנון כדי ללכוד סרטי הווידאו והתמונות של תהליך מתיחה. הקפד לכלול סרגל מסגרת של תמונה תמונות במדויק הגודל של סולם בעיבוד שלאחר.
    הערה: כל מערכת הדמיה מתאימים מספיקה בשלב זה; כאן אנו משתמשים של 12 מגה פיקסל, החכם autofocusing שותק רגל אחת מדגם.
  2. בחוזקה אך בצורה חלקה, סובב את מפתח הברגים כיוון השעון כדי למתוח את העדשה. איור 3 מראה להחליפן בתמונות-המדינה unstretched ומתח.
  3. לאחר לצלם את העדשה נמתח, לסובב את. מפתח הברגים בכיוון השעון כדי לשחזר את המדגם למצבו מנוחתו.
    הערה: זה הכרחי כי המדד של העדשה מבוצעת מבעוד כדי למזער את התייבשות של העדשה.
  4. ברור לצלם המדינה מנוחתו הסופי של העדשה.

5. ניתוח נתונים

  1. להעלות את התמונה ImageJ, להשתמש בתכונה "נקודת" כדי לבחור לפחות 40 נקודות סביב ההיקף של העדשה כפי שמוצג באיור 4א. להשתמש באפשרות "למדוד" 'נתח' ← להניב את המיקום של כל נקודה שנבחרה.
  2. מתאים (באמצעות תוכנה כגון MATLAB) את מיקום הנקודות על-מנת לתת מתפלג של התאים כפי שמוצג באיור 4Bבעלת רדיוס. להמיר את רדיוס הפיקסל, שגיאה מדדים באמצעות הסרגל המצולם.
  3. לבצע שני זנב למבחן t להשוואת של העדשה בודדים לפני ואחרי מתיחה של ה-MLS.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

העיניים חזירי, מדגם נפוצות ללמוד זוקן ראייה דרך העדשה מתיחה4,15, התקבלו, (n = 10) בית מטבחיים מקומיים, פרוטוקול זה שימש כדי לבחון את היכולת לינה של העדשות. איור 5 A מציג ההשוואה של העדשה חזירי לפני ואחרי מתיחת באמצעות ה-MLS. חלה עלייה 0.07 מ מ ± ממוצע 0.19 ברדיוס העדשה כאשר נמתח (p < 0.001), שווה עלייה 1.62% 4.2 ± מ רדיוס המקורי. לינה הוא מתואם עם עדשה אלסטיות, לכן, ההבדל ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

לנו יש המציאו שיטה כדי לספק מדויק ויעיל דרך של הלומדים את היכולת לינה של העדשה על ידי ניצול מנגנון clamping כפול-חתיכת זוג את האלונקה לדגימת. במהלך לינה, העדשה מרגיע, ומפחית את הקוטר בתגובה הרפיה של4,192,1,zonular סיבים. השיטה מתמקדת תופעה זו על ידי מחבר חובק למעקה ושליטה על המתח של סיבי zonular. מסיבה זו, יש לקחת טיפול קריטיים כדי לצבוט את zonules בתוך הנעליים לחקות במדויק לינה עדשה פיזיולוגיי...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

AB יש זיקת Bioniko ייעוץ LLC.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
אלונקת עדשות ידניתBionikoMLSמינים שונים של בעלי חיים ידרשו מידות שונות
נעליים דגימות עין חזירג'ורג' ג'י רופרסברגר; בית מטבחייםN/Aהתקבלו גלגלי עיניים שלמים
דגימות עין אנושיתהמחלף הלאומי לחקר מחלותN/Aקטבים אחוריים ללא קרניות הוזמנו
מספריים לניתוח (5 1/2 אינץ' ישר)מדעי מיקרוסופיית אלקטרונים72960
מלקחיים לרקמות (4 1/2'')מדעי מיקרוסופיית אלקטרונים72960
iPhone 6sAppleN/Aכל מערכת הדמיה ברזולוציה של ~0.1 מ"מ תעבוד
נתרן היפוכוריטקלורוקסקלורוקס אקונומיקה רגילהכל חומר חיטוי יעבוד
של

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Von Helmholtz, H. Uber die akkommodation des auges. Arch Ophthal. 1, 1-74 (1855).
  2. Schachar, R. A., Black, T. D., Kash, R. L., Cudmore, D. P., Schanzlin, D. J. The mechanism of accommodation and presbyopia in the primate. Ann Ophthalmol. 27, 58-67 (1995).
  3. Glasser, A., Campbell, C. W. Presbyopia and the optical changes in the human crystalline lens with age. Vision Res. 38 (2), 209-229 (1998).
  4. Reilly, M. A., Hamilton, P. D., Perry, G., Ravi, N. Comparison of the behavior and natural and refilled porcine lenses in a robotic lens stretcher. Exp Eye Res. 88, 483-494 (2009).
  5. Langenbucher, A., Huber, S., Nguyen, N. X., Seitz, B., Gusek-Schneider, G. C., Küchle, M. Measurement of accommodation after implantation of an accommodating posterior chamber intraocular lens. J Cataract Refract Surg. 29 (4), 677-685 (2003).
  6. Ehrmann, K., Ho, A., Parel, J. Biomechanical analysis of the accommodative apparatus in primates. Clin Exp Optom. 91 (4), 411(2008).
  7. Pinilla Cortés, L., et al. Experimental Protocols for Ex Vivo Lens Stretching Tests to Investigate the Biomechanics of the Human Accommodation Apparatus. Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (5), 2926(2015).
  8. Fisher, R. F. The elastic constants of the human lens. J Physiol. 212 (1), 147-180 (1971).
  9. Eppig, T., et al. Biomechanical eye model and measurement setup for investigating accommodating intraocular lenses. Z Med Ohys. 23 (2), 144-152 (2013).
  10. Manns, F., Parel,, et al. Response of Human and Monkey Lenses in a Lens Stretcher. Invest Ophthalmol Vis Sci. 48 (7), 3260(2007).
  11. Scarcelli, G., Kim, P., Yun, S. H. In vivo measurement of age-related stiffening in the crystalline lens by Brillouin optical microscopy. Biophys J. 101 (6), 1539-1545 (2011).
  12. Besner, S., Scarcelli, G., Pineda, R., Yun, S. -H. In Vivo Brillouin Analysis of the Aging Crystalline Lens. Invest Ophthalmol Vis Sci. 57 (13), 5093(2016).
  13. Cortes, L., et al. Experimental Protocols for Ex Vivo Lens Stretching Tests to Investigate the Biomechanics of the Human Accommodation Apparatus. Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (5), 2926-2932 (2015).
  14. Bernal, A., Parel, J. -M., Manns, F. Evidence for Posterior Zonular Fiber Attachment on the Anterior Hyaloid Membrane. Invest Ophthalmol Vis Sci. 47 (11), 4708(2006).
  15. Kammel, R., Ackermann, R., Mai, T., Damm, C., Nolte, S. Pig Lenses in a Lens Stretcher. Optom Vis Sci. 89 (6), 908-915 (2012).
  16. Hahn, J., et al. Measurement of Ex Vivo Porcine Lens Shape During Simulated Accommodation, Before and After fs-Laser Treatment. Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (9), 5332-5343 (2015).
  17. D'Antin, J. C., Cortes, L. P., Montenegro, G. A., Barraquer, R. I., Michael, R. Evaluation of a portable manual stretching device to simulate accommodation. Acta Ophthalmol. 93 (255), (2015).
  18. Pierscionek, B. Age-related response of human lenses to stretching forces. Exp Eye Res. 60 (3), 325-332 (1995).
  19. Marussich, L., et al. Measurement of Crystalline Lens Volume During Accommodation in a Lens Stretcher. Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (8), 4239(2015).
  20. Martinez-Enriquez, E., Pérez-Merino, P., Velasco-Ocana, M., Marcos, S. OCT-based full crystalline lens shape change during accommodation in vivo. Biomed Opt Exp. 8 (2), 918-933 (2017).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

מאמרים קשורים