光色の効率

Aug 28, 2023

Scientific Reports volume 12、記事番号: 13850 (2022) この記事を引用

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1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

眼疾患のより良い検出と治療評価には、網膜と脈絡膜を選択的に評価できる広視野眼底カメラが望ましい。経眼瞼照明は広視野眼底撮影で実証されていますが、まぶたと強膜を介して伝達される光の効率は波長に大きく依存するため、トゥルーカラー網膜イメージングへの応用は困難です。この研究は、効率バランスの取れた可視光照明を使用したトゥルーカラー網膜イメージングの実現可能性をテストし、網膜と脈絡膜のマルチスペクトルイメージング (MSI) を検証することを目的としています。 530 nm、625 nm、780 nm、および 970 nm の発光ダイオード (LED) を使用して、眼瞼透過照明のスペクトル効率を定量的に評価します。 530 nm の照明と比較して、625 nm、780 nm、および 970 nm の光効率は 30.25、523.05、および 1238.35 倍高くなります。光効率のバランスが取れた 530 nm および 625 nm の照明制御を使用して、コントラストを強調したトゥルーカラーの網膜画像を生成できます。 780 nm の光画像は脈絡膜血管構造の視認性を高め、970 nm 画像は脈絡膜内の大きな静脈が優勢です。薬理学的な瞳孔拡張を必要とせずに、スナップショット眼底画像で 140° の眼角視野 (FOV) が実証されます。固視標と連携して、FOV を目の赤道上に容易に拡大して、渦膨大部を視覚化できます。

眼科における眼疾患の検査、診断、管理には眼底撮影が欠かせません。多くの眼疾患は網膜の中心領域と周辺領域の両方に影響を与える可能性があるため、広視野眼底写真は糖尿病性網膜症 (DR)1、加齢黄斑変性症 (AMD)2 などの眼疾患の臨床管理に有用であることが実証されています。、緑内障3、高血圧性網膜症4、網膜剥離5、眼転移を伴う血管病理（血管閉塞、血管炎など）6。網膜イメージングに加えて、脈絡膜イメージングは、脈絡膜障害をより適切に管理するために、従来の網膜イメージングに対する貴重な補足を提供できます。たとえば、AMD は脈絡膜血管新生 (CNV) を引き起こす可能性があります 7。糖尿病性脈絡膜症（DC）は、脈絡毛細管（CC）の喪失、曲がりくねった血管、および中心窩下の脈絡膜血管系の血流の減少を引き起こす可能性があります8。また、緑内障および網膜色素変性症では、脈絡膜血管分布指数 (CVI) の大幅な減少が報告されています9。可視から近赤外までの複数の波長を使用するマルチスペクトルイメージング (MSI) 技術は、脈絡膜眼底を視覚化するために報告されています。ただし、現在利用可能な MSI システムの FOV は限られており、通常は視角 45° (視角 68°) です 10、11、12。

広視野眼底カメラは照明機構の関係で技術的に困難です13。従来の眼底カメラは経瞳孔照明を利用していました。目の内部に届けられるドーナツ型のパターン化された照明14。ガルストランド原理に基づいて、照明経路と結像経路を分離する必要があります15。そうしないと、照明ビームが角膜と水晶体で激しい反射を引き起こし、その結果画質が低下します。したがって、経瞳孔照明では、瞳孔のごく一部のみがイメージングに使用されるため、眼底画像の視野 (FOV)、通常は 30° または 45° の視角 (45° ～ 68° の眼角) が制限されます。瞳孔の周辺領域は照明に使用する必要があります16。広視野眼底イメージングの場合、通常、瞳孔拡張が必要です。薬理学的な瞳孔拡張により、患者は数時間、場合によっては数日間、光のまぶしさや焦点の合わせづらさを経験します。小型間接検眼鏡は、利用可能な瞳孔の照明部分を最小限に抑えることにより、広視野の眼底イメージングのために開発されました17、18。 67°の視角（101°の眼角）FOVの無散瞳眼底イメージングは、イメージングのアライメントと焦点調整にNIRガイダンスを利用することによって達成されています。走査型レーザー検眼鏡 (SLO) ベースの眼底イメージャである Daytona および California シリーズ (Optos、Dunfermline、英国) は、視角 134° (視角 200°) FOV19,20 の超広視野眼底イメージング用に確立されています。ただし、複数のレーザー光源と複雑な走査システムが必要となり、複雑さと装置コストが増加します。また、これらの眼底画像の周辺部には、まつげやまぶたが邪魔になる場合があります。視角は、従来の眼底写真の視野を表すために使用されてきました。最近、広視野眼底撮影の単位として眼角が登場し、FOV の解釈に混乱が生じています。視角と目の角度の関係を理解する努力がなされています21。この研究では、混乱を避けるために視角と目の角度の両方を提供します。

0.3, it is considered to be clearly recognizable, when MTF > 0.6 the image is considered good, and when MTF > 0.8 the image quality is considered very good24. The MTFs are 40, 50, 100, and 200 cycles/mm at 0°, 15°, 30°, 45° field angles when MTF > 0.6./p> 134° visual-angle (200° eye-angle). In 970 nm NIR fundus image, the choroidal vein structures were visualized in detail (Fig. 5C). The vortex ampullas (blue arrows) were observed and multiple short and long ciliary nerves also observed (green arrows)./p> 134° visual-angle (200° eye-angle; Fig. 5B,C) FOV. The 780 nm illumination represented the choroid vasculature with vortex ampullas while the 970 nm illumination reveals only large veins with vortex ampullas. The color inversion of veins and background in the 970 nm illumination compared with 780 nm might be the light reflected from the deep sclera, while significant light attenuation occurs at the large vortex veins which exit the globe through the sclera with high flow rate. The vortex vein deformation has been reported in central serous chorioretinopathy and polypoidal choroidal vasculopathy. Thereby it is promising a practical solution to foster objective assessment of choroidal conditions due to eye diseases. Compared with indocyanine green (ICG) which is commonly used in clinics to acquire the choroidal angiography, the reported multispectral fundus imaging is label-free, and thus totally noninvasive without concern about allergic reactions induced by exogenous dye injection. Although, optical coherence tomography (OCT) angiography can visualize the choroidal vasculature, the FOV is relatively smaller than the proposed wide-field fundus images. Also, the ciliary nerves were observed (Fig. 5C). We speculate that the dark edges of the ciliary nerve might result from the light absorption of the ciliary arteries accompanied with the nerve./p> 24 h for the rest of wavelengths. The maximum weighted power intensity allowed on the sclera without thermal hazard concern is 700 mW/cm2. The equivalent powers for thermal hazard estimation were 191 mW/cm2, 127 mW/cm2, 154 mW/cm2 and 62 mW/cm2 for 530 nm, 625 nm, 780 nm and 970 nm light sources, respectively, which is 4–11 times below compared with the maximum weighted power intensity allowed on the sclera without thermal hazard concern./p>

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