全デジタル双眼間接仮想ビデオ検眼鏡

序章

20 世紀半ばに最新の自発光双眼間接検眼鏡 (BIO) が導入されて以来、コア光学系に大きな変更を加えることなく、主に照明を改善するために機能強化が行われてきました。1,2 BIO の光学原理は、鏡および/またはプリズムを使用して検査者の瞳孔間距離 (IPD) を縮小し、検査者の両眼の視軸が患者の瞳孔を通って跳ね返る光線を同時に受け取ることを可能にすることに依存します。 眼底から戻ってくる光線は、間接検眼鏡レンズによってコリメートされ、患者と検査者の間に実像、反転像、横方向反転像を形成します。 BIO 検査の実行と解剖学的解釈は、眼科研修生がレジデンシー トレーニング プログラムで習得するスキルです。3 従来の BIO は、検査からビデオや画像をキャプチャすることができません。 ビデオ対応の BIO デバイスは、より高いコストで市販されており、かさばり、統合されたデジタル カメラによる検眼鏡検査のビデオと静止画像の 2D キャプチャを可能にします。4–6 現在利用可能なビデオ対応の BIO デバイスの制限には、頻繁な調整を必要とする、検査者の視野からのキャプチャされた画像の偏りの可能性が含まれます。4 また、ステレオスコピック 3D 画像ではなく 2 次元 (2D) 画像を提供するため、録音のステレオビジョンの欠如。 ここでは、リアルタイムの解剖学的補正の可能性を備えた眼底検査画像の立体的な 3 次元 (3D) 記録を提供する、全デジタル ビデオ記録対応の BIO プロトタイプの斬新な設計について説明します。

メソッド

この前向き観察パイロット研究は、エジプトのギザにある眼科研究所の人間研究倫理委員会によって承認され、すべての現地法に従って、ヘルシンキ宣言の原則に従って実施されました。 すべての研究参加者から書面によるインフォームド コンセントが得られました。 この研究で使用されたプロトタイプは、一般的な LED 光源と、同期された 15 mm 離れた 2 つの並列ミニカメラで構成されています。 ミニカメラは、プロセッサ、ストレージ メディア (現在のプロトタイプでは Samsung note-9 android スマートフォン)、および仮想現実セット (現在のプロトタイプでは VISIONHMD Bigeyes H1 3D ビデオ メガネ) に接続されています (図 1)。 同期されたデュアル カメラは、接続コンソール (Samsung Dex Dock Station) を使用して、キャプチャしたビデオを Samsung note-9 電話にエクスポートするように構成されました。 カスタムメイドの Android アプリケーションは、デュアル カメラから検査メディアをキャプチャするように設計されているため、右のカメラが画面の右半分に投影され、左のカメラが画面の左半分に投影されて、サイド バイ サイドが作成されます。 . ステレオグラム。 このソフトウェアでは、画面のボタンに触れるか、有線のリモート シャッターを介して、オプションで検査ビューのリアルタイムの解剖学的補正も行うことができます。 次に、検査メディアが仮想現実セットに投影され、右カメラの画像が仮想現実メガネの右側に投影され、検査者の右目で見られ、左カメラからの左画像が左側に投影されます。バーチャル リアリティ グラスの側面であり、検査官の左目に見られます。

図1 ((模式図と(B) 2 台のミニカメラ、光源、仮想現実セット、接続コンソール、およびスマートフォンから構成された、全デジタル双眼間接仮想ビデオ検眼鏡プロトタイプの現在のプロトタイプ。

プロトタイプは、最初に、Ocular Imaging Eye Model (Ocular Instruments inc. Bellevue, WA, USA)、RetCam Digital Retinal Camera Practice Kit (Massie Research Laboratories Inc., Pleasanton, CA, USA)、およびReti Eye Model(Golden Ophthalmics、Elkins Park、PA、USA)。 LEDライトは、光強度とスペクトルに関して、人間の目への安全性がテストされています。 光強度は3.8mW/cm2 (安全限界は、ISO15004-2.2 によって設定された安全限界 (706 mW/cm) よりも少なくとも 1 桁低い値です)2)7,8 また、光スペクトルは、紫外線や赤外線の成分を含まない安全な可視スペクトルに完全に収まりました。

トロピカミド 1% 点眼薬で瞳孔を拡張した後、薄暗い状態で 15 人の患者の 15 の眼に対して、検査ビューのデジタルリアルタイム解剖学的補正なしおよびありで、両眼立体視間接検眼鏡が試みられました。 付随的なビデオ出力は、観察者が 10 人の患者で見るための別の仮想現実セットと、5 人の患者で外部モニターに試みられました。

結果

このプロトタイプを +20 ディオプターの間接検眼鏡レンズと組み合わせて使用​​することで、3 つの回路図モデルの目で両眼、仮想、立体間接検眼鏡検査を正常にテストできました。

両眼ビデオステレオ検眼メディアは、すべての患者で取得できました(n = 15)。 検査ビューの解剖学的補正は、すべての患者 (n = 15) で達成されました (図 2 および 補足ビデオ)。 副次的な教育ビューは、すべての患者で別の仮想現実メガネ (10 人中 10 人の患者) とモニター画面 (5 人中 5 人の患者) のいずれかに同時にストリーミングできます。

図2 間接網膜写真を示す () 光ディスク、(B) 黄斑、および (C) 末梢網膜病変。

討論

この作業の目的は、BIO の従来の光学系を 2 つの並列ミニカメラに置き換える、新しく設計された全デジタル双眼間接検眼鏡を使用して、間接双眼検眼鏡の実現可能性を調査することでした。 これにより、検査者の IPD を減少させ、被験者の瞳孔を通して仮想両眼間接同時視覚化を可能にし、眼底ビューの 2 つの画像を仮想現実セットの対応する画面に投影するという目標を達成します。 これにより、検査者は眼底を仮想的かつ両眼的にリアルタイムで見ることができます。

従来の BIO では、検査を写真やビデオに記録することはできません。 ビデオ対応の BIO は、著しく高いコストで利用でき、サイズが大きく、2D 録画を提供し、頻繁な調整を必要とする検査者のビューに対するカメラのビューの偏心によって制限される場合があります。4 私たちの設計では、審査官が見た眼底のビデオ検査は、立体的な 3D サイド バイ サイド形式で同時に記録されます。

検査者が見る眼底の画像は、従来の BIO 検査における実際の解剖学的方向に対して反転および横方向に反転されます。1 説明したデザインを使用すると、眼底検査の 2 つの横に並んだ画像のそれぞれをデジタル的に水平方向に反転し、垂直方向に反射することにより、リアルタイム検査中に検査ビューの解剖学的補正を実現できます。 BIO 画像の解剖学的解釈のスキルは通常、レジデンシー トレーニング期間中に習得されますが、3 解剖学的に正しいビューのオプションを提供すると、BIO 検査のこの部分がより便利になる場合があります。

眼科研修生は、従来のBIO装置の前面に取り付けられた付属のティーチングミラーを通して、眼科検査の検査結果を観察することができます。 これらのティーチング ミラーは、試験官の視野の 2D 画像を提供します。9 検査者と患者の間の狭い窓で研修生が見ることができ、患者にとって不便な場合があります。 ビデオ対応の BIO では、受講者は検査結果を 2D でリアルタイムで、または検査後に接続されたモニターで見ることができます。5 Kong らは、従来の BIO で 2 つのアクセサリ カメラを使用して、研修生に 3D ビューを提供することを説明しました。10 これにより、BIO はよりかさばり、着用するのがより重くなり、試験官が見た視野から研修生の視野が偏るのを妨げません。 私たちの設計は、眼科研修生に、検査官が見たビューと同一の眼底検査のリアルタイムの立体 3D ビューを提供します。 検査は、文書化および臨床教育のために 2D または 3D でキャプチャすることもできます。 現在の暫定プロトタイプの制限には、市販の手頃な価格のミニカメラと仮想現実ヘッドセットの使用が含まれます。これは、この時点での目的がコンセプトを証明することだけだったためです. ミニカメラのグレードアップやカスタム化ができれば、これ以上の見晴らしとコンパクト化が実現できるのではないかと考えています。

結論

従来の BIO の複雑な光学システムを 2 つの密接に並べて配置されたミニカメラに置き換える、ビデオ録画対応の BIO デバイスの斬新な設計について説明します。 この斬新な設計の利点には、眼底の検査者のビューのオプションのリアルタイムの解剖学的補正と、立体 3D および 2D での検査者の BIO ビューのオプションの同一の記録が含まれ、臨床文書と教育を強化できます。

データ共有に関する声明

この研究で使用されたデータは、合理的な要求に応じて対応する著者から入手できます。

倫理的な承認と参加への同意

このレポートは、眼科研究倫理委員会の研究所によって承認され、ヘルシンキ宣言の原則に従いました。 書面によるインフォームド コンセントは、すべての参加患者から得られました。

謝辞

この記事で説明するデザインは、オマール ソリマン博士の出願中の国際特許 (PCT # PCT/US2021/071604) に関連しています。

資金調達

報告する資金はありません。

開示

Omar Solyman 博士は、Wadjet 用の眼科関連のハードウェアおよびソフトウェア ソリューションである Eye Gadget の立ち上げを開始しました。 この記事で説明されているプロトタイプの設計は、Dr Omar Solyman の保留中の国際特許 (PCT # PCT/US2021/071604) に関連しています。 著者は、この作品で他の利益相反を報告していません。

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