裂隙灯活体显微镜荧光素(fluorescein)成像滤光片(filters)的优化

时间:2026年5月30日
来源:Contact Lens and Anterior Eye

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目的:荧光素(fluorescein)染料因其暴露于蓝光下可产生荧光而被用作眼科诊疗中的重要诊断剂。本研究测量了11家制造商共16款裂隙灯活体显微镜(biomicroscope)内白光、蓝光及内置黄色滤光片(where available)的光谱透射率,旨在判

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目的:荧光素(fluorescein)染料因其暴露于蓝光下可产生荧光而被用作眼科诊疗中的重要诊断剂。本研究测量了11家制造商共16款裂隙灯活体显微镜(biomicroscope)内白光、蓝光及内置黄色滤光片(where available)的光谱透射率,旨在判断现有滤光片是否处于最佳状态。方法:研究人员使用分光光度计测定16款裂隙灯模型白光、蓝光及内置黄色滤光片(若有)的光谱透射特性;通过体外实验,在400–490 nm窄波段蓝光照射下测量1%荧光素钠溶液的荧光强度以确定最佳激发峰值波长;最后在眼表滴入荧光素后,于同一台裂隙灯上将钴蓝滤光片(cobalt blue filter, 宽谱带,峰值约450 nm)切换为中心波长约490 nm的蓝光滤光片,每隔1 min拍摄并比较角膜区图像亮度。结果:多数裂隙灯蓝光光谱特征近似钴蓝滤光片,峰值波长443–463 nm;钨灯光源蓝光半高全宽(FWHM, 50%高度处带宽)为63–80 nm,显著宽于LED光源的20–40 nm(p < 0.001);黄色滤光片50%截止波长为512.3–524.5 nm(过渡区16.0–33.3 nm),高于最佳约505 nm;优化蓝光与黄滤光片可使荧光素可见度提高1.8 ± 0.3倍(p < 0.05)。结论:尽管钴蓝滤光片对荧光素分子激发并非最优且存在多余短波蓝光暴露,大多数裂隙灯仍沿用该设计,且黄色滤光片缺乏锐利的光谱截止边;采用新型"fluoro-"增强型裂隙灯照明滤光片可弥补现有滤光片的不足。
《Optimising slit-lamp biomicroscope fluorescein imaging filters》论文解读
本文由James S. Wolffsohn、Patrick W.K. Ting、Olivia A. Hunt及Jennifer P. Craig完成,发表于Contact Lens and Anterior Eye
一、研究背景与立题依据
荧光素钠(sodium fluorescein, 又称uranine)是眼科临床最常用的诊断染料,滴入眼表后可被上皮缺损区摄取,在约490–495 nm蓝光激发下发射515–520 nm黄绿荧光,从而显示角膜及结膜上皮完整性、评估干眼、接触镜相关损伤及行Goldmann压平眼压测量等。传统裂隙灯活体显微镜(slit-lamp biomicroscope)采用钴蓝滤光片(Cobalt blue filter)产生激发蓝光,其透射峰约450 nm、带宽400–510 nm,此光谱对荧光素最佳激发波长(~490 nm)透过率低,且含较多400–430 nm短波高能蓝光,可能造成视网膜潜在危害并引起患者反射性眯眼与泪液分泌干扰观察。观察端所用黄色屏障滤光片(yellow barrier filter, 反称为exciter/detection filter)通常截止波长偏高(~512–525 nm)、过渡带较宽,会阻挡部分荧光发射光。早在上世纪末已有学者指出商用裂隙灯滤光片非最优,但二十年后临床设备未见明显改进。因此研究人员旨在系统测定现代裂隙灯蓝光与黄色滤光片的光谱透射特征,体外确认荧光素最佳激发波长,并在体演示优化滤光片对荧光素可视化的增益,论证引入"fluoro-blue"(荧光增强蓝光滤光片)与"fluoro-yellow"(荧光增强黄屏障滤光片)的临床价值。
二、主要技术方法概述
研究人员采用便利抽样选取11家制造商16款裂隙灯活体显微镜及一款手持眼前节照明装置Lumio(Aston Vision Sciences),使用Maya 2000 Pro分光光度计(波长间隔0.25 nm,经Hg-Ar校准线性度>99.7%)分别测定各仪器白光及蓝光滤光片的光谱透射率,对内置黄色滤光片则从物镜端反向投射宽带钨灯光并测有/无滤片下的透射差异。体外荧光素激发波长确认实验采用系列10 nm半高宽带通滤光片(400–460 nm步长10 nm及470 nm、490 nm宽通滤光片)照射1 mm厚1%荧光素钠溶液(Minims, Bausch + Lomb),检测所发荧光强度。在体演示部分,对单例受试者眼表滴入生理盐水湿润的荧光素条(I-DEW FLO, ENTOD Pharmaceuticals),分别于Topcon SLD-7001裂隙灯上交替 cobalt blue 与 ~490 nm中心蓝光滤光片采集图像,以及在CSO 99 K Elite裂隙灯上交替内置黄滤光片与fluoro-enhanced黄滤光片采集图像,每1 min拍摄一次,用ImageJ 1.53分析固定4 mm角膜区域平均灰度值。统计学采用配对t检验(SPSS v25)。
三、研究结果
3.1. Spectral transmission analysis(光谱透射分析)
研究人员发现多数裂隙灯蓝光滤光片光谱轮廓与钴蓝滤光片相似,峰值波长介于443–463 nm。钨灯光源配钴蓝滤光片的蓝光半高全宽(Full Width at Half Maximum, FWHM)为63–80 nm,显著宽于LED光源的20–40 nm(p < 0.001),原因是LED蓝光芯片在460–490 nm区间有衰减但主峰仍偏窄。内置黄色滤光片50%透射率截止波长为512.3–524.5 nm(过渡区即20%→90%透射上升波段为16.0–33.3 nm),均高于理论最优~505 nm。手持设备Lumio所用蓝光滤光片峰值最接近荧光素最佳激发波长、蓝光透射带最窄、黄滤光片截止波长最低。
3.2. Fluorescein excitation experiment(荧光素激发实验)
研究人员使用不同中心波长窄带蓝光(≤480 nm及470 nm)照射体外1%荧光素钠溶液,结果峰值≤480 nm及470 nm的窄带蓝光均未诱发可检测荧光,仅中心波长~490 nm滤光片可激发明显荧光,证实荧光素钠在泪膜浓度下之有效激发波长需高于480 nm,接近490 nm。
3.3. On-eye imaging demonstration(在体眼成像演示)
研究人员对同一受试者眼表荧光素染色后,在同一台Topcon SLD-7001裂隙灯将钴蓝滤光片切换至~490 nm中心蓝光滤光片,测得后者所获角膜图像平均亮度为前者的1.8 ± 0.3倍(p = 0.035)。另在CSO 99 K Elite裂隙灯交替使用内置黄滤光片与fluoro-enhanced黄滤光片,后者所成图像亮度亦为前者的1.8 ± 0.3倍(p = 0.006)。
四、讨论与结论翻译
研究人员指出距首次提出商用裂隙灯滤光片非最优已逾二十年,市售仪器鲜有实质改动,符合医学研究转化至临床实践平均滞后约17年的现象。虽个别新机型增配具~490 nm次峰的"增强蓝滤光片",但仍保留大量≤450 nm短波透过。采用新"fluoro-blue"滤光片(中心~490 nm、窄带、低短波透过)与"fluoro-yellow"屏障滤光片(截止~505 nm、锐截止)可用更低照明强度获得同等荧光信号,减少眼表及视网膜受照短波蓝光剂量,提升患者舒适度并降低反射性流泪干扰;建议弃用品牌名"Wratten filter"改用功能描述性术语"fluoro-yellow enhanced filter"。体外实验限定1%荧光素浓度,结论推广至其他浓度需谨慎。
结论(Conclusion): 可在新型裂隙灯中引入"fluoro-blue"与"fluoro-yellow"增强滤光片且成本影响微小,在获得相同荧光素反射荧光强度时可降低施加于眼表的光照强度。未来需进一步评估优化滤光片是否能提高眼表病变检出率。

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