Quantifizierung des ultravioletten Strahlungsfeldes (UV-Strahlung) im menschlichen Auge in vivo mithilfe neuartiger Instrumente und die potenziellen Vorteile von UV-blockierenden Hydrogel-Kontaktlinsen – Solarstraßenbeleuchtung

HINTERGRUND/ZIEL: Einige degenerative Augenerkrankungen treten hauptsächlich im nasalen Bereich auf und stehen im Zusammenhang mit Schäden durch ultraviolette Sonnenstrahlung (UV-Strahlung).
Relativer Beitrag des okulären Blutflusses in vivo（a)
Ultraviolette Strahlung von der Haut der Nase bis zum Nasenrand und (b)
Der Fokus der UV-Strahlung auf die temporale Hornhaut bis zum nasalen Rand wurde untersucht.
Methoden Zur Messung des ultravioletten Strahlungsfeldes des menschlichen Auges wurde ein neuartiges Photodiodensensor-Array verwendet.
Darüber hinaus wurde ein neues Spektrometergerät entwickelt.
UP wird zur Messung des Strahlungsspektrums der Hornhautrefraktion verwendet.
Die Wirkung von Hydrogel-Kontaktlinsen mit UV-Schutz auf die Filterung einfallender ultravioletter Strahlen wurde in vivo untersucht.
Ergebnisse Qualitative und quantitative Daten zeigten, dass die Anzahl von Staphylococcus nasalis zugenommen hat.
Die Messungen mit der Photodiode ergaben einen Nettoanstieg der ultravioletten Strahlung von der Schläfenseite zur Nasenseite.
Die Transmissionskurven zeigen, dass der größte Teil der ultravioletten Strahlung vom Augengewebe absorbiert oder durch das Augengewebe hindurchgelassen wird.
Weiche Kontaktlinsen mit UV-Schutz können diese Strahlung filtern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in In-vivo-Studien festgestellt wurde, dass der ultraviolette Strahlungsfluss auf der nasalen Seite des Auges aufgrund des Hautreflexes in der Nase zunimmt.
Jegliches ultraviolettes Licht, das die Hornhaut durchdringt, wird entweder von der Bindehaut absorbiert oder durch die Bindehaut zur Lederhaut weitergeleitet.
Ultraviolettgeschützte Hydrogel-Kontaktlinsen können diese ultravioletten Quellen eliminieren.
Material und Methoden: Die Reflexionstheorie wurde in vivo getestet, und es wurde eine Reihe von ultravioletten Strahlungssensoren eingerichtet, um das einfallende Lichtfeld auf oder in der Nähe der exponierten Augenoberfläche zu messen.
Gemäß der Brechungstheorie wird ein Sensor auf Basis eines optischen Faserspektrophotometers am nasalen Bindehautrand platziert, um jegliches Licht, das die Hornhaut durchdringt, zu erfassen und sein Spektrum zu bestimmen.
Diese beiden einzigartigen experimentellen Geräte
Nun stellen wir UPS vor.
Die Hauptkomponenten des reflektierenden Sensorarrays sind fünf Texas Instruments TSL250 Fotodioden.
Die spektralen Empfindlichkeitskurven dieser Photodetektoren erstrecken sich bis 300 nm im UVR-Bereich des Spektrums und decken den gesamten UVA-Bereich sowie einen Teil des UVB-Bereichs ab.
Der Winkel zwischen Sichtfeld und Normalenrichtung beträgt etwa 60 Grad, sodass Photonen mit einem breiten Spektrum an Einfallswinkeln erfasst werden können.
Hohe Empfindlichkeit und integrierte Verstärker sorgen für ein hohes Ausgangssignal und ermöglichen so die Detektion niedriger ultravioletter Strahlungswerte.
Jede Sensoreinheit ist 5 Quadratmillimeter groß, daher werden fünf davon nebeneinander installiert, wodurch eine Fläche von etwa 25 Millimetern abgedeckt wird, was dem durchschnittlichen horizontalen Durchmesser des freiliegenden Augengewebes entspricht.
Diese fünf Sensoren sind in einem Kunststoffgehäuse montiert, das üblicherweise zum Schutz des Auges während einer Lidoperation aufgesetzt wird. Die Sensoren 1 und 2 befinden sich seitlich der Pupille, Sensor 3 direkt darüber und die Sensoren 4 und 5 nasal (siehe Abbildung 1).
Laden Sie das Diagramm in einem neuen Tab herunter, öffnen und laden Sie PowerPoint Abbildung 1 UVR-Photodiodensensor-Array herunter, montiert über dem linken Auge, Sensor 1 auf der temporalen Seite, Sensor 5 auf der nasalen Seite.
Die analoge Spannungsausgabe des Sensors wird mittels LabVIEW digitalisiert und auf einem Laptop gespeichert. Alle fünf Sensoren werden innerhalb von Millisekunden ausgelesen, wodurch die durch Bewegungen des Probanden verursachten Änderungen des Sensorsignals deutlich reduziert werden.
Indem die Signale jedes Sensors in einem gleichmäßigen Lichtfeld (ohne Anwesenheit des Probanden) aufgezeichnet und diese Werte durch ihre jeweiligen Signale bei Anwesenheit des Probanden dividiert werden, werden die relativen Messwerte des Sensors berechnet.
Um eine stabile Testumgebung zu gewährleisten, wird eine Lichtbox mit gleichmäßigem, diffusem, sichtbarem ultraviolettem Licht beleuchtet.
Es wurde eine Wolframlichtquelle für den nahen Infrarotbereich konstruiert.
Da die Innenwand der Box weiß ist, befindet sich das Testobjekt in einem relativ gleichmäßigen diffusen Lichtfeld, das dem diffusen Sonnenlichtfeld ähnelt.
Um das Licht auf den relevanten Spektralbereich zu beschränken, wird vor der Lichtquelle ein Tiefpassfilter eingesetzt.
Hauptkomponenten der Brechungssensorgruppe
Schauen Sie nach oben, wie in Abbildung 2 gezeigt.
Mithilfe der verbesserten Spaltlampe wurden zwei Fibrome auf der Hornhaut installiert.
Eingangsbilder aus optischen Fasern emittieren Licht aus ultravioletten und sichtbaren Strahlen.
Eine Wolframlichtquelle im nahen Infrarotbereich wurde unter einem Winkel von etwa 30 Grad hinter der Koronalebene auf die Hornhaut gerichtet.
Die Ausgangsfasern erfassen Licht, das von der Hornhaut ausgesendet oder von der Lederhaut reflektiert wird, je nach der relativen Position der Augen.
Das detektierte Licht wird in das optische System S2000 (Lichtwellenleiterspektrometer) eingespeist, wo es über das Detektorarray gestreut wird. Das Signal wird von einem Laptop-Computer abgelesen und digitalisiert.
Das Transmissionsspektrum wird unter Verwendung des Spektrums der Lichtquelle als Referenz berechnet. Das Spektrum wird aufgezeichnet, wenn keine Versuchspersonen anwesend sind.
Jedes Spektrum kann in etwa 20 Millisekunden aufgezeichnet werden, wodurch unnötige Signaländerungen durch die Bewegung des Testobjekts stark reduziert werden.
Abbildung herunterladen (In neuem Tab öffnen, um PowerPoint-Abbildung 2: Gruppendiagramm der Brechungsindexsensoren)
Das vom Fibrom ausgehende Licht beleuchtet vorübergehend die Hornhaut und wird auf die Sensorfaser gebrochen.
Um zu verhindern, dass ultraviolette Strahlen durch die Augen gebündelt werden, wurden zwei verschiedene Arten von UV-blockierenden Kontaktlinsen verwendet. Die Acuvue 2 (
Etafican, 58% Wassergehalt, Vistaken)
Genaue ultraviolette Strahlung (
Vasurfilcon, 74 % Wassergehalt, Wesley Jessen).
Die Brechkraft der Nahfeldlinse wird so gewählt, dass der Brechungseffekt der Linse reduziert wird.
Zur Überprüfung der Wiederholgenauigkeit des Geräts wurde ein reflektierendes Sensorarray an einem weißen Polystyrol-Modellkopf verwendet.
Lesen Sie die Sensormesswerte in der optischen Box ab, ohne Kopf, ohne Kopf, und berechnen Sie die relativen Intensitätsänderungen.
Abbildung 3A zeigt die relative Variation der Stärke von fünf Sensoren auf dem simulierten Kopf, gemittelt über mehrere separate Experimente.
Wenn der Kopf vorhanden ist, zeigen alle Sensoren einen Anstieg an, der höher ist als das Umgebungslichtsignal.
Im Vergleich zu den anderen vier Sensoren erhöhte sich das Signal des fünften Sensors, der den Dummy-Kopf (an der Nasenseite) verwendete, signifikant, was auf eine Zunahme des von der Gesichtsstruktur an der Nasenseite gestreuten und reflektierten Lichts hinweist.
Ähnliche Messungen wurden an 12 Probanden durchgeführt. Zehn der 12 Probanden wiesen stärkere nasale als laterale Sensoren auf.
Jede Versuchsperson wurde fünfmal gemessen, und die Fehlerbalken wurden anhand der Standardabweichung des Mittelwerts der fünf Messwerte jedes Sensors berechnet. (p