Расчет радиуса кривизны роговицы
Бикбулатова А.А., Гарипова Е.М.
Исследование кератотопографии позволяет измерить кривизну роговицы в нескольких тысячах точек (обычно от 6 000 до 15 000). Принцип работы топографа – проецирование на роговицу колец Плачидо (обычно 20–30 колец). Прибор фиксирует отражение колец и измеряет их ширину и расстояние между ними. Полученные данные пересчитываются в значения кривизны. Чем круче кривизна роговицы, тем более близко располагаются друг к другу отражения топографических колец. Кроме того, не сферичные кольца отображают локализацию оптического искажения на поверхности роговой оболочки [6]. Недостатком этого способа является возможность измерения кривизны роговицы только доступной для аппарата ее поверхности (область роговицы, находящаяся в тени от носа, ресниц, недоступна для проецирования световых колец). Кроме того, при потере прозрачности роговицы проведение кератометрии не представляется возможным.
После проведения кераторефракционных операций (таких, например, как эпикератопластика с подшиванием оптически отрицательных биолинз), объективно судить об изменении радиуса кривизны роговицы не представляется возможным, поскольку биолинза имеет собственную кривизну, отличающуюся от таковой реципиента [1, 3].
Цель – разработать метод измерения радиуса кривизны роговицы после проведения кераторефракционных операций.
Материал и методы. Расчет радиуса кривизны роговицы выполняли по предложенному нами методу [2]. Исследование заключалось в проведении оптической когерентной томографии с помощью прибора Visante OCT (Carl Zeiss, Германия) [4, 5]. Для расчета выполняли поперечный срез переднего сегмента глаза.
Применительно к предлагаемому способу необходимо отметить следующее. С точки зрения стереометрии: глаз – шар, передний его отрезок – шаровой сегмент, роговица – сферическая поверхность последнего. После кератопластики сферическая поверхность шарового сегмента находится в пределах роговичного трансплантата. С точки зрения планиметрии в диагностическом срезе передняя или задняя поверхность роговицы представляет собой часть окружности, или дугу сегмента.
На томограмме измеряли длину хорды, являющейся отрезком прямой, соединяющей две точки передней или задней поверхности роговицы на границе с лимбом (для определения радиуса кривизны собственной роговицы) либо на границе краев трансплантата роговицы (для определения радиуса кривизны донорской роговицы после ее трансплантации). Также измеряли длину стрелы сегмента, являющегося перпендикуляром, восстановленным из середины хорды до пересечения с измеряемой поверхностью роговицы или трансплантата, как показано на рис. 1.
Расчет производили по формуле:
R=D²/8h+h/2
Где R – радиус измеряемой кривизны роговицы или трансплантата,
D – длина хорды,
h – длина стрелы сегмента.
Длину хорды и длину стрелы можно измерить калипером (линейкой) на томограмме, полученной при проведении оптической когерентной томографии. При известных параметрах длины хорды и стрелы можно вычислить радиус окружности, являющейся радиусом кривизны передней или задней поверхности роговицы.
Результаты. Получение томограмм с индикацией глубины каждого снимка позволило определить толщину всей биолинзы, а также толщину собственной роговицы пациента.
Пример № 1. Пациенту К. после эпикератопластики провели расчет радиуса кривизны задней поверхности собственной роговицы левого глаза (рис. 2), где D — отрезок прямой (хорда), соединяющий две точки окружности, расположенные на границе роговицы с лимбом, h — перпендикуляр от задней поверхности трансплантата (восстановленный из середины хорды) до пересечения с дугой:
D — 6,30 мм
H — 0,71 мм
R = 6,30²8×0,71+0,712=7,34мм
Таким образом, радиус кривизны задней поверхности собственной роговицы равен 7,34 мм.
Пример № 2. Пациенту Р. со здоровой интактной роговицей провели расчет радиуса кривизны задней поверхности роговицы правого глаза (рис. 3):
D — 8,24 мм
H — 1,53 мм
R = 8,24²8×1,53+1,532=6,31мм
Следовательно, радиус кривизны задней поверхности роговицы равен 6,31 мм.
Выводы. Предложен альтернативный способ измерения радиуса кривизны роговицы после проведения кераторефракционных операций (таких, например, как эпикератопластика с подшиванием оптически отрицательных биолинз), основанный на проведении оптической когерентной томографии с поперечным срезом переднего сегмента глаза. Получение томограмм с индикацией глубины каждого снимка позволяет определить толщину донорской биолинзы и собственной роговицы пациента.
Источник
Офтальмометрия или кератометрия – это диагностическая процедура, применяемая для определения радиуса кривизны роговицы, которая участвует в обеспечении остроты зрения наряду с другими элементами оптической системы глаза.
Методы офтальмометрии
- Ручной метод: в настоящее время практически не применяется, кривизна роговицы измеряется при помощи специальной линейки.
- С помощью механического офтальмометра: в настоящее время достаточно частый метод, применяемый в обычной практике.
- Компьютеризированные методы определения кривизны роговицы с помощью автоматических кератометров. В клинике ООО «Центр глазной хирургии» данное обследование выполняют с применением приборов IOL Master (Zeiss) и авторафрактометра.
Процедура является полностью безболезненной, не требует особой подготовки пациента и занимает до 30 секунд.
Показания к исследованию
Офтальмометрия назначается пациентам как предоперационное обследование при подготовке к лазерной коррекции зрения, имплантации ИОЛ, при подборе контактных линз, и других. Процедура позволяет определить оптическую силу биологической линзы глаза. Также диагностика проводится для оценки результативности хирургического лечения.
Офтальмометрия позволяет заподозрить и выявить такие патологические процессы, как:
- кератоконус (дистрофические процессы роговицы, вызывающие ее деформацию и приводящие к снижению зрительных функций);
- кератоглобус (дегенеративные изменения роговицы, приводящие к истончению ее стромы; с прогрессированием заболевания происходит выпячивание роговицы, после чего она приобретает форму шара);
- астигматизм (нечеткое зрение)
- патологические процессы, возникающие в результате длительного использования контактных линз.
Офтальмометрия является одним из ведущих методов контрольной диагностики, который применяется после трансплантации роговицы глаза. Результаты измерения радиуса кривизны роговицы и хрусталика имеют важное значение для проведения фоторефракционной кератэктомии или LASIK.
Диагностическая процедура также необходима для назначения удобных и подходящих мягких контактных линз.
Противопоказания
Исследование проводится бесконтактным методом, не вызывает боль и дискомфорт и противопоказаний к его применению не выявлено. Диагностика может быть отложена в следующих случаях:
- воспалительные процессы роговой оболочки и конъюнктивы;
- язвенный кератит (нарушение целостности эпителиального слоя роговицы и ее стромы);
- болезненность, изъязвление, помутнение и гиперемия роговой оболочки;
- травматические эрозии роговицы;
- атрофические процессы, травмирование или наличие инородного тела в глазном яблоке;
- отрыв края роговицы в результате травмы.
Техника проведения офтальмометрии
Процедура полностью безболезненна и занимает минимум времени. Особой подготовки пациента не требуется. Единственным условием является необходимость снятия очков и контактных линз.
Ход процедуры:
- Пациента усаживают на стул перед диагностическим устройством, подбородок фиксируется на специальной подставке.
- Взгляд устремляется в необходимую точку на аппарате. По отражению роговицей изображения, компьютерный аппарат вычисляет радиус кривизны.
- Интерпретацией результатов занимается врач, проводивший исследование.
Расшифровка результатов обследования
После сканирования глазного яблока диагност проводит расшифровку измерения радиуса кривизны роговицы, учитывая цифровые значения, измеренные в максимальном и минимальном ее меридианах (в миллиметрах и диоптриях).
После сканирования глазного яблока оптический аппарат определяет среднее значение радиуса кривизны роговицы в миллиметрах и измеряет показатель преломления света в среде в диоптриях.
Для постановки окончательного диагноза используют результаты офтальмометрии, анамнестические данные и при необходимости проводятся дополнительные методы исследования.
У здорового человека преломляющая сила передней поверхности роговицы у новорожденных составляет 47 диоптрий. К 7-ми летнему возрасту показатели изменяются до 40 диоптрий, во взрослом возрасте в норме варьируют в пределах 40,7 – 46,6.
Интерпретация результатов:
- Менее 40 диоптрий отмечается у пациентов, в прошлом перенесших оперативное лечение миопии (LASIK).
- При показателях более 47 диоптрий предполагают наличие дистрофических изменений роговицы (кератоконус) на фоне сложного миопического астигматизма.
- Дальнозоркость и близорукость определяется с помощью определения соотношения размеров переднезадней оси. В нормальном состоянии показатель офтальмометрии глазного яблока обратно пропорционален размерам передней оси и наоборот.
Офтальмометрия позволяет не только заподозрить и выявить серьезные офтальмологические заболевания на ранних этапах развития, но и является основным методом, позволяющим подобрать максимально удобные контактные линзы.
Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.
Запись на прием
Источник
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.
Источник
