디지털 영상 상관관계를 이용한 안구내 렌즈의 기계적 안정성 평가

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9437(2023) 이 기사 인용

측정항목 세부정보

이 연구의 목적은 준정적 압축 하에서 기계적 바이오마커(축 변위, 기울기 및 회전)를 측정하기 위해 디지털 이미지 상관관계를 사용하여 7가지 서로 다른 안구내 렌즈(IOL) 햅틱 디자인의 기계적 안정성을 평가하는 것입니다. IOL은 11.00mm에서 9.50mm까지 두 개의 클램프 사이에서 압축되었으며 3D 변형 데이터 세트는 0.04mm마다 획득되었습니다. 결과에 따르면 유연한 혼합 IOL 디자인은 견고한 디자인에 비해 더 작은 압축 직경에 대해 더 나은 기계적 반응을 나타냈습니다. 반대로, 강성 설계는 더 큰 압축 직경에 대해 더 나은 성능을 발휘했습니다. 이러한 발견은 기계적으로 보다 안정적인 IOL 디자인을 선택하고 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다.

수정체낭 내부의 안구내 렌즈(IOL) 위치는 백내장 수술 후 환자의 시력에 매우 중요합니다1,2. 안구 내 렌즈 축 변위는 잔류 굴절 이상으로 이어질 수 있습니다3,4; 기울어지면 설명이나 위치 조정이 필요할 수 있습니다5,6; 회전과 중심 이탈은 토릭 및 비대칭 다초점 IOL7,8,9에 중요한 요소입니다. 그림 1을 참조하세요.

IOL의 기계적 안정성이 광학 성능에 미치는 영향 개요.

상용화 전 IOL의 기계적 안정성을 보장하기 위해 IOL은 ISO 11979:3:2012 - 기계적 특성 및 테스트 방법10에 따라 테스트됩니다. 이는 10.00mm의 단일 크기 압축 웰에서 IOL을 압축하고 주요 기계적 특성을 평가하는 것으로 구성됩니다. 환자의 수술 후 광학 성능과 관련된 바이오마커(축 변위, 기울기, 회전 및 중심 이탈)11. 이러한 기계적 바이오마커는 일반적으로 수동으로 측정되며3,4,11,12,13,14미세 규모로 측정하기 어렵기 때문에 측정 오류와 상당한 시간 비용이 발생합니다.

ISO 11979-3:2012 표준은 기존 모델의 수정에 임상 조사가 필요한지 여부를 결정하는 데에도 사용됩니다. 그러나 ISO의 한 가지 제한 사항은 백내장 후 수정체낭 직경의 가변성이 상대적으로 높을 때 수정체낭용 IOL을 직경 10.00mm의 압축 우물에서 측정해야 한다는 것입니다15,16,17,18.

백내장 후 수정체 백의 가변성을 설명하고 수동 측정의 지루한 작업을 해결하기 위해 이 연구에서는 자동 측정 방법을 사용하여 직경 11.00~9.50mm의 준정적 압축 테스트에서 7개의 서로 다른 IOL을 평가하는 것을 목표로 했습니다. 이 연구에서는 압축 우물의 직경을 11.00mm에서 9.50mm로 변경하면서 DIC(Digital Image Correlation)19,20라는 자동 측정 방법을 사용하여 이러한 IOL의 기계적 바이오마커를 측정했습니다.

DIC는 연구 대상(IOL 광학)21에 대한 한 쌍의 카메라와 표면 반점 패턴을 사용하여 3D 변위를 정확하게 측정할 수 있는 비간섭 광학 방법입니다. 이 카메라는 다양한 각도로 배치되어 여러 시점에서 물체의 이미지를 캡처하므로 표면을 3D로 재구성할 수 있습니다. 그런 다음 개체 표면의 반점 패턴을 두 개의 동기화된 이미지에서 상호 연관시켜 개체의 3D 변형을 정량화합니다. 기본적으로 DIC는 두 이미지의 반점 패턴을 비교하고 서로 상대적으로 얼마나 이동했는지 계산하여 작동하므로 물체의 표면 변위를 정확하게 측정할 수 있습니다. 표면 얼룩 패턴의 사용은 DIC의 성공에 매우 중요하다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 이러한 패턴을 사용하면 쉽게 볼 수 없는 표면 변형을 정확하게 추적할 수 있기 때문입니다. 안과학에서 DIC는 공막 및 각막 눈 팽창 테스트에서 변위를 측정하고 Corvis ST24와 같은 공기 펄스 테스트에서 각막 변형을 관찰하는 등 다양한 연구에 사용되었습니다.

표 1은 조사 중인 7개의 IOL을 설명합니다. 이 렌즈는 사용된 3가지 재료(친수성 및 소수성 아크릴레이트, PMMA)와 6가지 서로 다른 햅틱 디자인에 대해 대부분의 시장을 포괄하고 C-루프 디자인(연구에서 반복된 디자인)이 가장 많이 사용되므로 의도적으로 선택되었습니다. 전 세계 공통 디자인. 각 IOL은 5회 평가되었습니다(n = 5).