Бинокулярен индиректен виртуален видео офталмоскоп

представяне

От въвеждането на модерния самоосветяващ индиректен офталмоскоп (BIO) в средата на 20-ти век, подобренията са насочени основно към подобряване на осветеността, без да се променя значително основната оптична система.1И на2 Оптичният принцип на BIO се основава на намаляване на разстоянието между зениците на изследващия (IPD) с помощта на огледала и/или призми, за да се позволи на оптичните оси на двете очи на изследващия да получават едновременно светлинни лъчи, които се отразяват от зеницата на пациента. Светлинните лъчи, идващи от очното дъно, се колимират от лещата на индиректния офталмоскоп, за да образуват реално, странично обърнато и огледално изображение между пациента и изследващия. Полагането и анатомичното тълкуване на BIO тест е умение, което офталмологичните стажанти развиват по време на техните програми за обучение.3 Традиционните БИО не могат да заснемат видеоклипове и снимки за проверка. BIO устройствата с възможност за видео се предлагат в търговската мрежа на по-висока цена, по-големи са и позволяват заснемане на 2D видео и неподвижни изображения за офталмоскопско изследване с помощта на вградена цифрова камера4-6 Ограниченията на наличния в момента видео BIO хардуер включват възможността за модифициране на заснетото изображение от гледна точка на проверяващия, което изисква чести настройки4 и липсата на стереоскопичен изглед на записите, тъй като те предоставят двуизмерни (2D) изображения, а не стереоскопични 3D изображения. Тук описваме нов дизайн на BIO прототип с изцяло цифров видеозапис, който осигурява стереоскопичен триизмерен (3D) запис на фундоскопското изображение с възможност за анатомична корекция в реално време.

Методи

Това наблюдателно пилотно проучване беше одобрено от Комитета по етика на човешките изследвания на Изследователския институт по офталмология, Гиза, Египет, и беше проведено в съответствие с всички местни закони и в съответствие с принципите на Декларацията от Хелзинки. Получено е писмено информирано съгласие от всички участници в проучването. Прототипът, използван в това проучване, се състоеше от генеричен LED източник на светлина и две синхронизирани 15 mm микрокамери, разположени една до друга. Малките камери са свързани с процесор и носител за съхранение (Android смартфон Samsung note-9 в настоящия прототип) и пакет за виртуална реалност (VISIONHMD Bigeyes H1 3D видео очила, в настоящия прототип) (Фигура 1). Синхронизираните двойни камери са конфигурирани да експортират заснето видео към Samsung note-9 чрез свързан контролер (Samsung Dex Dock Station). Специално приложение за Android е проектирано да заснема медии за проверка от двойната камера, така че дясната камера да се показва в дясната половина на екрана, а лявата камера да е в лявата половина на екрана, за да се създаде стереоскопично изображение една до друга. Софтуерът също така позволява опционална анатомична корекция в реално време на сканирания изглед чрез докосване на бутон на монитора или чрез кабелен дистанционен затвор. След това медията за изследване се проектира върху VR комплекта, така че изображението от дясната камера да се проектира върху дясната страна на VR очилата и да се вижда от дясното око на изпитващия, а лявото изображение от лявата камера се проектира върху лявата страна на VR очила и се вижда от лявото око на проверяващия.

Фигура 1 (а) схематична диаграма и (б) Настоящият прототип на индиректен виртуален видео офталмоскоп с изцяло дигитална леща, който включва конфигурация от две малки камери, източник на светлина, комплект за виртуална реалност, свързан контролер и смартфон.

Прототипът за първи път е тестван и модифициран върху три различни схематични очи, включително Optical Imaging Eye Model (Ocular Instruments inc. Bellevue, WA, USA), RetCam Digital Retinal Camera Practice Kit (Massie Research Laboratories Inc., Pleasanton, CA, USA), и Reti Eye Model (Gulden Ophthalmics, Elkins Park, PA, САЩ). LED светлината е тествана за безопасност за човешкото око по отношение на интензитета и спектъра на светлината. Интензитетът на светлината е 3,8 mW/cm2 (Безопасните граници са поне с един порядък по-ниски от границата на безопасност, определена от ISO15004-2.2 от 706 mW/cm2)7И на8 Светлинният спектър е напълно потопен в безопасния видим спектър без UV или IR натрупване.

След това беше извършен опит за индиректна стереотактична офталмоскопия на 15 очи на 15 пациенти в условия на слаба светлина след разширяване на зеницата, като се използва тропикамид 1% капки за очи без и с дигитална анатомична корекция в реално време на метода на изследване. Беше направен опит за страничен видео изход към друг VR, който наблюдателите бяха настроени да гледат при 10 пациенти и към външен екран при 5 пациента.

последствия

Микроскопско, виртуално, индиректно стереоскопично офталмоскопско изследване може да бъде тествано върху трите схематични модела на очите, като се използва този прототип във връзка с индиректна офталмологична леща +20 диоптъра.

Медии от стереоскопични видеомикроскопски офталмоскопи могат да бъдат получени при всички пациенти (n = 15). Анатомична корекция на ширината на сканиране е извършена при всички пациенти (n = 15) (Фигура 2 И на Допълнително видео). Образователен страничен изглед може да се излъчва едновременно при всички пациенти или към друг комплект VR очила (10 пациента от 10) или към монитор (5 пациента от 5).

Фигура 2 Индиректно изображение на ретината, показващо (а) оптичният диск, (б) макула и (° СБолести на периферната ретина.

Обсъдете

Целта на тази работа беше да се изследва осъществимостта на индиректен офталмоскоп с помощта на новопроектиран напълно цифров индиректен офталмоскоп, който заменя конвенционалната оптична система на BIO с две малки камери една до друга. Това постига целта за намаляване на IPD на проверяващия и позволяване на едновременна индиректна бинокулярна виртуализация, като зеницата на субекта и проекцията на две изображения на очното дъно гледат на екрана, съответстващ на набора за виртуална реалност. Това позволява на изследователя да види виртуално очното дъно и спекулума в реално време.

Традиционните BIO не могат да записват сканирания в снимки или видеоклипове. BIO с активиран видео се предлагат на значително по-висока цена, по-обемисти са по размер, осигуряват 2D записи и могат да бъдат ограничени чрез оптимизиране на изгледа на камерата спрямо гледната точка на проверяващия, което изисква чести корекции.4 В нашия дизайн видеоизследването на очното дъно, гледано от изследващия, се записва едновременно в стереоскопичен 3D формат рамо до рамо.

Изображението на очното дъно, което се вижда от изследващия, е обърнато и обърнато странично спрямо истинската анатомична ориентация при конвенционално БИО сканиране.1 Използвайки нашия описан дизайн, анатомичната корекция на изгледа на изследването по време на изследване в реално време може да бъде постигната чрез цифрово обръщане хоризонтално и обръщане вертикално на всяко от двете съседни изображения на изследване на фундуса. Въпреки че умението за анатомична интерпретация на БИО изображение обикновено се усвоява по време на години на обучение,3 Осигуряването на анатомично правилна опция за преглед може да направи тази част от BIO сканирането по-удобна.

Стажантите по офталмология могат да наблюдават резултатите от офталмоскопски преглед с прикрепено учебно огледало, прикрепено към предната страна на конвенционалните BIO устройства. Тези образователни огледала предоставят двуизмерен образ на гледната точка на изпитваните9 Може да се види от стажанта в тесен прозорец между изследващия и пациента, което може да е неудобно за пациента. В BIO с активиран видео обучаемите могат да преглеждат резултатите от 2D преглед в реално време или след прегледа на свързан монитор.5 Kong et al., описват използването на две камери, прикрепени към конвенционален BIO, за да предоставят на обучаемите 3D изглед.10 Това прави BIO по-тежък, по-тежък като позиция и не пречи на приличния изглед на обучаващите се от гледна точка на проверяващия. Нашият дизайн предоставя на стажантите по офталмология стереоскопичен 3D изглед в реално време на офталмоскоп, който е идентичен с изгледа, видян от проверяващия. Изследването може също да бъде записано в 2D или 3D за документиране и за клинично обучение. Ограниченията на настоящия предварителен прототип включват използването на достъпни, налични в търговската мрежа малки камери и слушалки за виртуална реалност, тъй като нашата цел в този момент беше само доказателство за концепцията. Смятаме, че дисплеят може да бъде направен по-добър от това и устройството може да бъде по-компактно, ако малките камери могат да бъдат надградени и проектирани по поръчка.

заключение

Ние описваме нов дизайн на BIO с активиран видеозапис, който замества сложната оптична система на конвенционален BIO с две малки камери, съседни една до друга. Предимствата на този нов дизайн включват опционална анатомична корекция в реално време на перспективата на фундуса на лекаря и опционален огледален запис на BIO дисплея на лекаря в 3D и 2D стереоскопично изображение, което може да подобри клиничната документация и обучение.

Изявление за споделяне на данни

Данните, използвани в това проучване, са достъпни от съответния автор при разумно искане.

Етично одобрение и съгласие за участие

Този доклад беше одобрен от Комитета по етика на научните изследвания на Института по офталмологични изследвания и следваше принципите на Декларацията от Хелзинки. Беше получено писмено информирано съгласие от всички участващи пациенти.

Благодаря и признателност

Дизайнът, описан в тази статия, е свързан с чакащ международен патент от д-р Омар Сулейман (PCT # PCT/US2021/071604).

финансиране

Няма финансиране за отчитане.

разкриване

Д-р Омар Сулейман инициира пускането на пазара на офталмологичните хардуерни и софтуерни решения на Wadjet: Eye Gadget. Дизайнът на прототипа, описан в тази статия, е свързан с чакащ международен патент от д-р Омар Сулейман (PCT # PCT/US2021/071604). Авторите не съобщават за други конфликти на интереси в тази работа.

Препратки

1. Brockhurst RJ, Tour RL. Индиректна съвременна офталмоскопия. I J офталмологичен. 1956 г.; 41 (2): 265-272. doi: 10.1016/0002-9394 (56) 92021-9

2. Kothari M, Kothari K, Kadam S, Mota P, Chipade S. Преобразуване на традиционен жичен офталмоскоп с халогенно осветление в безжичен индиректен офталмоскоп с осветена светлина за по-малко от 1000 рупии. Индиец Дж. Оюн. 2015 г.; 63 (1): 42-45. doi: 10.4103/0301-4738.151466

3. Rai AS, Rai AS, Mavrikakis E, Lam WC. Обучение на бинокулярна индиректна офталмоскопия на начинаещи жители с помощта на симулация с разширена реалност. Can J Ophthalmol J Was Ophtalmol. 2017 г.; 52 (5): 430-434. doi: 10.1016/j.jcjo.2017.02.015

4. Ръководство с цифрови инструкции за Vantage Plus. Достъпен от: https://support.keeler-global.com/_manuals/Indirect%20Ophthlmoscopes/Vantage%20Plus%20Digital%20(EP59-09863-art-F)/EP59-09863-art-F.pdf. е осъществен достъп ноември 202021 2022 г.

5. Sridhar J, Shahlai A, Mehta S, et al. Полезността на структурираните инструкции с индиректни, насочвани от офталмоскоп видео инструкции за подобряване на увереността и способностите на резидентния офталмолог. Очите са ретини. 2017 г.; 1 (4): 282-287. doi: 10.1016/j.oret.2016.12.010

6. Ho T, Lee TC, Choe JY, Nallasamy S. Видео оценка в реално време от индиректен цифров офталмоскоп за телемедицински консултации при ретинопатия на недоносеност. J Telemed Telecare. 2020 г.; 1357633X20958240. doi: 10.1177/1357633X20958240

7. Сюлейман Ум, Хамди, Абдел Кауи, Хасан А. Изследване на свойствата на фенерчето (LED) на извадка от смартфони за тяхната безопасност при непряко изобразяване на ретината. Ban Afar с G.I. 2022 г.; 43:15. doi: 10.11604/pamj.2022.43.15.32963

8. Hong SC, Wynn-Williams G, Wilson G. Фотографска цялост на ретината на iPhone. J Med Eng Technology. 2017 г.; 41 (3): 165–169. doi: 10.1080/03091902.2016.1264491

9. Saunders RA, Bluestein EC, Berland GE, Donahue ML, Wilson ME, Rust PF. Могат ли неофталмолози да проверяват за ретинопатия при недоносени? J Pediatr Ophthalmol относно страбизма. 1995 г.; 32 (5): 302-304; дискусия 305. doi: 10.3928/0191-3913-19950901-08

10. Kong HJ, Cha JP, Seo GM, Hwang GM, Chung H, Kim HC. Разработване на индиректна офталмоскопска видео система със студена светлина за споделяне на стереотактично изображение. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc IEEE Eng Med Biol Soc Annu Int Conf. 2007 г.; 2007: 2219-2222. doi: 10.1109/IEMBS.2007.4352765