Измерение кривизны поверхности роговицы

Описание

Измерение параметров роговицы имеет важнейшее значение при подборе контактных линз.

Наиболее распространенным прибором, применяемым для этой цели, является офтальмометр. Он предназначен для определения радиуса кривизны и рефракции передней поверхности роговицы, степени и вида роговичного астигматизма, а также направлений его главных сечений.

Принцип действия офтальмометра состоит в том, что передняя поверхность роговицы рассматривается как выпуклое сферическое зеркало. Если поместить предмет на конечном расстоянии от роговицы, то по правилу построения изображения в выпуклом зеркале его изображение будет располагаться в пространстве между фокусом роговицы и ее вершиной (рис. 19).

Радиус кривизны отражающей поверхности (в данном случае, передней поверхности роговицы) равен:

При достаточно большом удалении предмета можно принять X = L, тогда формула примет вид:

Расстояние L для данного прибора выбирают постоянным, что достигается соответствующей оптической системой, тогда определение радиуса роговицы сводится или к измерению величины изображения l’ при известной величине предмета l; или к измерению l при постоянной l’. Первый путь используется в офтальмометрах с неподвижными марками, второй — с подвижными.

В оптические схемы всех офтальмометров входят так называемые элементы удвоения. Они необходимы, поскольку изображения марок все время перемещаются из-за движения глаз. Такое перемещение особенно заметно, когда изображение марок рассматривается с некоторым увеличением, при котором наблюдаются даже самые незначительные смещения марок. Поэтому непосредственно измерять величины изображения методами, пригодными для неподвижных предметов, невозможно. При введении элемента удвоения в поле зрения прибора видны два изображения M1»N1» и M2»N2» (рис. 20).

При совпадении точек М2″ и N1″ величина линейного удвоения равна величине изображения M’N’. Следовательно, зная величину удвоения, можно найти и величину изображения. Момент совпадения точек М2″ и N1» можно наблюдать, несмотря на постоянное движение объекта.

В настоящее время более распространены офтальмометры с неподвижными марками. В них имеются две неподвижные марки и элемент с переменной величиной удвоения. Эта величина изменяется до тех пор, пока не станет равной величине изображения l’ (рис. 19), которая зависит, как указывалось выше, от радиуса кривизны роговицы. Каждому радиусу роговицы соответствует определенная величина удвоения, измерения которой фиксируются на специальной шкале.

Существует много моделей офтальмометров с неподвижными марками, которые отличаются применяемыми элементами удвоения (призма Волластона, плоскопараллельные пластинки, оптические клинья и пр.) (Урмахер Л. C. с соавт., 1974).

Опишем методику работы с наиболее распространенным в нашей стране офтальмометром ОФ-3. На роговицу исследуемого глаза проецируют два световых кольца, добиваются совмещения двух световых пятен в одно в области зрачка, что обеспечивает попадание измерительных марок в поле зрения окуляра, и устанавливают резкое изображение марок на роговице. В качестве марок используют тесты в виде «лесенки» и четырехугольника. Устанавливают дугу в горизонтальном меридиане. С помощью специального кольца сдвигают марки до соприкосновения. Возможны различные расположения марок в зависимости от формы роговицы. Если совпавшие марки расположены на одном уровне, производят отсчет радиуса роговицы в горизонтальном меридиане по шкале прибора. Если марки соприкасаются, но расположены на разных уровнях, следует повернуть головку прибора, пока уровни соприкоснувшихся марок не совпадут.

Затем по шкале считывают радиус роговицы и угол одной из главных осей астигматизма. После отсчета по шкале в одном меридиане поворачивают головку прибора на 90° и вновь проводят измерения, ориентируясь на соприкосновение марок на одном уровне. Если значения, считанные по шкале прибора, при повороте головки офтальмометра на 90° не изменились, то роговичного астигматизма нет. Если различие отсчетов есть, путем указанных выше манипуляций определяют положение главных меридианов и радиусы роговицы в них, а также соответствующую степень астигматизма (рис. 21).

По шкале прибора можно определить не только радиусы роговицы, но и преломляющую силу в диоптриях. В контактной коррекции применяют обычно радиусы роговицы в мм. Имеются офтальмометры с другими формами марок, например, «крест». При значительных деформациях роговицы, особенно при кератоконусе, наблюдаются различные искажения офтальмометрической картины — наклон марок, их дисторсии и прочее.

Однако обычная офтальмометрия позволяет получить точные данные о радиусе роговицы только в небольшой центральной зоне, в то время как для целей контактной коррекции необходима информация о всей поверхности роговицы. Для этого было предложено использовать так называемую топогометрию, когда путем поворота глазного яблока относительно оси офтальмометра измеряют корнеальную периферию.

Предлагались специальные топогометрические насадки на офтальмометр или специальные топогометры. Например, топогометр фирмы «Роденшток» снабжен специальной шайбой со светящимися точками, расположенными дискретно под углом от 20° до 35° с интервалом в 5°. Пациент поочередно фиксирует взглядом эти точки, а наблюдатель определяет радиусы кривизны роговицы в двух взаимно перпендикулярных меридианах в соответствующих участках роговицы диаметром 2,5-3,0 мм. Для обеспечения расчетов топографии роговицы к топогометру приложен компьютер со специальной программой.

Однако топогометрия имеет ряд существенных недостатков: офтальмометр предназначен для измерения сферичных поверхностей, а поверхность роговицы асферична. Приближенно сферической ее можно признать только в центральной части диаметром примерно 4,0 мм, поэтому при измерении периферических корнеальных отделов возникает ошибка. Кроме того, с помощью топогометров невозможно измерить периферические участки роговицы, расположенные под углом более 25-30° относительно оси симметрии, из-за появления искажений изображения марок. Клинические исследования показали, что в то время как при исследовании топогометром погрешность измерения радиусов роговицы в центральной зоне не превышает 0,02 мм, при исследовании периферических зон она возрастает до 0,07 мм. Кроме того, топогометрию практически сложно использовать при значительной деформации роговицы (высокая степень астигматизма, кератоконус и пр.).

К недостаткам топогометрии следует также отнести субъективность оценки результатов, длительность обследования, что отражается на точности измерения.

Делались попытки получить точную информацию о форме роговицы с помощью контактных методов — с помощью слепков из гипса, парафина, пластмасс. Однако эти методы небезопасны для пациентов и неудобны. Применялись методы фотографирования профиля роговицы, однако они оказались неточными и малопригодными для конструирования контактных линз. Предлагались и другие методы — стереофотограмметрия, способ так называемых «муаровых полос», голография и другие, но все они не вошли в широкую практику из-за сложности или небезопасности для пациента, или из-за малой точности.

Начиная с 70-х годов, появилась наиболее точная методика оценки топографии роговицы во всех ее зонах — так называемая фотокератометрия. Ее принцип заключается в фоторегистрации изображения марок на роговице. В нашей стране разработан оригинальный фотокератометр ФК-01 (А. А. Киваев, А. В. Карпов, 1979) (рис. 22).

На сферической поверхности прибора расположены отражательные марки в виде колец; угловые расстояния между которыми составляют 10°. Конструкция сферы и расположение колец позволяют получать информацию со всей поверхности роговицы (диаметром до 12,0 мм). Кольца марок освещаются с помощью импульсной лампы. Изображение колец на роговице проецируется на фотопленку, на полученной фотокератограмме имеется изображение 15 концентрических колец, расстояние между которыми получается различным и зависит от степени асферичности роговицы.

Более подробно о лечении, профилактике и восстановлении зрения Вы можете узнать из программы «Видеть Без Очков» от Майкла Ричардсона. Уникальная методика Естественного Оздоровления позволит Вам восстановить и улучшить Ваше зрение и здоровье до 100 или более процентов. Нажмите здесь, чтобы навсегда избавиться от болезней.

Фотокератометр ФК-01 позволяет на одном снимке получить резкое изображение роговицы даже при значительной степени ее деформации, исследовать корнеальную топографию в любом выбранном меридиане. Погрешность при определении радиусов кривизны всей поверхности роговицы при простых ее формах не превышает 0,02 мм, при сложных формах роговицы (например, при кератоконусе) — 0,03-0,05 мм (рис. 23).

Расчет топографии роговицы производится путем вычисления так называемого коаксильного радиуса в различных корнеальных зонах. Коаксиальный радиус (Rk) — это длина нормали от измеряемой точки на поверхности роговицы до оси симметрии под определенным углом а к этой оси (рис. 24).

Формула для определения Rk:

где: dk — диаметр измеряемого кольца;
Kk — тарировочный коэффициент (постоянная величина, указанная в паспорте прибора).

Таким образом, для определения необходимо замерить диаметр изображения кольца на фотопленке. Эти измерения можно проводить с помощью, например, проекционного микроскопа, который позволяет рассматривать снимок на экране с большим увеличением. Обычно измеряют кольца в двух меридианах — в «крутом» и «плоском». Установлено, что для выявления закономерностей топографии роговицы и расчета конструкции контактных линз, достаточно производить измерения в зонах, соответствующих топографическим углам 0°, 15°, 25° и 35°, или на уровнях пятого, девятого и тринадцатого колец фотокератограммы. Это позволяет определить радиусы корнеальной кривизны в центральной, периферической и переходной средней зоне. Измерения указанных показателей проводят в двух взаимно перпендикулярных меридианах. Однако величины одних лишь радиусов не позволяют в полном объеме характеризовать различные параметры асферичной формы поверхности роговицы.

Для выявления топографических особенностей и закономерностей роговиц предложены следующие показатели (Киваев А. А., 1983):

Асферичность — степень изменения коаксиального радиуса роговицы от центра к периферии. Она определяется по разности величин радиусов кривизны роговицы в пределах девятого и пятого колец (R9 — R5) в центральной зоне; в периферической зоне — как разность радиусов в пределах тринадцатого и девятого колец (R13 — R9).

Асимметрия роговицы — различие радиусов кривизны темпорального и назального полу-меридианов в зоне девятого кольца. Для определения этого показателя вычисляют разность радиусов кривизны в зоне указанного кольца в вертикальной и горизонтальной плоскостях (R9` — R9″).

Торичность роговицы — характеризуется разностью радиусов кривизны в двух главных меридианах (вертикальном и горизонтальном) в зоне пятого (центральная торичность — Т5), девятого (торичность на границе оптической зоны — Т9) и тринадцатого (периферическая торичность — Т13) колец.

Кроме того, применяется также такой показатель как эксцентриситет, характеризующий степень уплощения различных кривых с одним и тем же радиусом при вершине. Его можно определять не только по данным фотокератометрии, но и с помощью топогометрии. Например, при исследовании топографии роговицы прибором фирмы «Роденшток» корнеальный эксцентриситет вычисляется по формуле:

где: Е — эксцентриситет роговицы;
rs — сагиттальный радиус роговицы;
r0 — центральный радиус роговицы;
альфа — угол между точками измерения радиусов роговицы.

В последнее время получили распространение электронные приборы для определения топографии роговицы. Одним из них является, например, оптико-электронный кератометр, разработанный во Всесоюзном центре контактной коррекции зрения (Киваев А. А. с соавт., 1979). В этом приборе фотопленка заменена оптико-электронным приемником, на поверхности которого расположено свыше 2000 полупроводниковых элементов. При формировании изображения предмета в каждом из элементов образуется электрический потенциал, пропорциональный освещенности на нем. На выходе приемника образуется последовательность электрических сигналов, амплитуда которых пропорциональна освещенности изображения. При проецировании на приемник изображения колец, отраженных от поверхности роговицы, оператор с помощью компьютера по специальной программе определяет их координаты, рассчитывает топографию роговицы и конструкцию оптимальной ЖКЛ. Для выбранного типа конструкции рассчитываются технологические параметры индивидуальной контактной линзы (рис. 25), которая изготавливается на прецизионных токарных станках.

В настоящее время ряд зарубежных фирм выпускает электронные кератометры (так называемые видеокератоскопы, компьютерные кератографы), позволяющие одновременно производить исследование всей поверхности роговицы и рассчитывать ее топографию с помощью компьютера. Так, S. Klyce (1989) предложил прибор, на дисплее которого в цветном варианте представлена топография роговицы, а к видеокератоскопу приложена шкала, которая расшифровывает указанные цвета. Так, темно-голубой цвет соответствует оптической силе роговицы 37,0 D, светло-зеленый цвет — 43,0 D, желтый — 44,5 D, коричневый — 50,5 D и т.д. Фирма «Торсоп» выпускает автокераторефрактометр KR-7000Р, который позволяет измерять клиническую рефракцию и определять топографию роговицы. Пределы измерения корнеальных радиусов — от 5,0 до 10,0 мм; степени астигматизма — до 7,0 D; наклона осей астигматизма — от 0° до 180° (через 1°). Фирма «EyeSys» предлагает прибор, дающий цветное изображение топографии роговицы и соответствующие рекомендации по параметрам индивидуальных контактных линз (рис. 26, 27).

Указанные приборы предназначены для определения корнеальной топографии и находят широкое применение при реконструктивных операциях на роговице, для диагностики и динамического наблюдения изменений поверхности роговицы при ее заболеваниях.

—

Статья из книги: Контактная коррекция зрения | Киваев А.А., Шапиро Е.И.