Visualization of ex vivo Porcine Corneal Endothelial Cells using Smartphone-Assisted Specular Reflection with Slit-lamp Biomicroscopy = 스마트폰과 결합한 세극등 생체현미경의 정반사 촬영 기법을 활용한 ex vivo 상태의 돼지 각막내피세포 시각화

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study was conducted to visualize corneal endothelial cells in enucleated porcine eyes using slit-lamp imaging with a mobile smartphone (SLiM) system, determine the optimal illumination conditions, and evaluate the reliability of SLiM. Twelve enucleated porcine eyes were used. The corneal endothelium imaging conditions of the SLiM were varied by adjusting the angle between the illumination unit and microscope unit (AIM), slit-width (SW), and light intensity (LI). Subsequently, the corneal endothelium was stained with a vital dye as a validated reference. The quality of the SLiM images was graded and analyzed to determine the optimal conditions. Endothelial cell density (ECD), percentage of hexagonal cells (HEX), and the coefficient of variation in cell area (CV) were compared between the SLiM and stained images. The cumulative link mixed model showed that AIM, SW, and LI significantly influenced the image quality. Image quality grades were significantly higher with 60°AIM than with 40°or 80°AIM (p<0.001) and lower with 7 mm SW than with 3 or 5 mm (p<0.001). High and medium LI produced higher grades than full LI (p<0.05), whereas Low LI significantly reduced image quality (p<0.001). SW and LI had a statistically significant interaction effect on image quality grades. Best-performing conditions were 60°AIM, 3 mm SW, and high LI. No significant differences were found in ECD, HEX, or CV between the SLiM and stained images. In conclusion, SLiM was reliable for imaging porcine corneal endothelial cells, with best-quality images obtained at 60°AIM, 3 mm SW, and high LI.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 세극등 현미경과 스마트폰을 결합한 촬영 시스템(slit-lamp imaging with a mobile smartphone; SLiM)을 이용하여 적출된 돼지 안구의 각막 내피세포를 시각화하고, 최적의 촬영 조건을 규명하여, SLiM의 신뢰성을 평가하기 위해 수행되었다.
총 12개의 적출된 돼지 안구가 사용되었으며, SLiM의 각막 내피 촬영 조건은 조명부와 현미경부 사이의 각도(angle between the illumination unit and microscope unit; AIM), 슬릿 너비(slit-width; SW), 빛의 세기(light intensity; LI)를 변수로 하였다. 이후, 생체 염색법을 이용해 돼지 각막 내피 세포를 염색하여 참고가 되는 기준 기법으로 활용하였다. 또한 SLiM 사진과 염색 사진 간의 내피세포 밀도, 6각형 세포 비율, 세포 면적의 변동 계수를 비교하였다. SLiM으로 촬영한 이미지의 품질을 등급화하여 분석하였다.
누적 연동 혼합 모형 분석 결과, AIM, SW, LI 모두 영상 해상도에 유의한 영향을 미쳤으며, 60°AIM 조건에서 40°또는 80°보다 유의하게 높은 영상 해상도 등급을 보였다(p<0.001). SW 7 mm는 3 mm나 5 mm에 비해 낮은 해상도를 나타냈고(p<0.001), LI는 high 또는 medium 밝기에서 full 밝기보다 높은 영상 해상도를 보였으며(p<0.05), low 밝기는 해상도를 유의하게 저하시켰다(p<0.001). 또한, SW와 LI 간 상호작용 효과도 유의미하게 나타났다. 가장 우수한 영상 해상도는 60°AIM, 3 mm SW, high LI 조건에서 획득할 수 있었으며, SLiM 영상과 염색 영상 간의 비교에서 통계적으로 유의한 차이는 없었다.
결론적으로, SLiM 시스템은 돼지 각막 내피세포의 촬영에 있어 신뢰할 수 있는 도구이며, 최적의 촬영 조건으로 60°AIM, 3 mm SW, high LI로 촬영하는 것이 가장 높은 각막 내피 해상도를 얻을 수 있음을 알게 되었다.

목차 (Table of Contents)

• Table of Contents
• Introduction 1
• Materials and Methods 4
• 1. Porcine eye collection 4
• 2. Imaging of specular reflection 5
• 3. Vital dye staining of corneal endothelium 9
• 4. Image analyses 10
• 5. Statistical analyses 14
• Results 16
• 1. Porcine eye examination 16
• 2. Correlation between Grade and AIM, SW, and LI 16
• 3. ECD, HEX, CV comparisons 24
• Discussion 26
• Conclusions 33
• References 34
• 국문 초록 39