Topografia corneeana computerizata

Generalitati

Topografia corneana computerizata reprezinta investigatia de electie in stabilirea indicatiilor si contraindicatiilor in corectia viciilor de refractie cu ajutorul laserului cu excimeri. Datele furnizate in perioada postoperatorie permit evaluarea modificarilor keratometrice in timp, a impactului procesului de vindecare asupra corneei si morfologia zonei de ablatie. Spre deosebire de alte sisteme, videokeratoscopul Orbscan II produs de firma Bausch & Lomb analizeaza ambele suprafete corneene. Diferenta dintre elevatiile celor doua suprafete face posibila calcularea grosimii corneene atat central cat si periferic.

Parametrul care sta la baza hartii keratoscopice este valoarea razei de curbura intr-un anumit punct caracterizat prin doua coordonate: meridianul exprimat in grade si distanta de la centrul corneei (mm). Valoarea razei de curbura poate fi transformata in dioptrii prin relatia D=(I-1)/r unde D este numarul de dioptrii, I indicele de refractie al corneei (1.376) si r raza de curbura in milimetri. Keratoscopul Orbscan II combina utilizarea discului Placido cu efectuarea unor sectiuni optice la nivelul corneei. Aceasta se realizeaza cu ajutorul capului de achizitie optica care are un disc Placido concav si a unei camere video care scaneaza ochiul. Sectiunile optice sunt produse cu ajutorul a cca 20 de fante de lumina pe fiecare parte. Utilizarea datelor tridimensionale furnizate de aceste sectiuni si combinarea lor cu cele provenite de la discul Placido permit obtinerea unor rezultate superioare celor generate de algoritmii de calcul al curburilor. Dupa captura imaginilor de catre camerele CCD, acestea sunt digitalizate. Computerul proceseaza imaginile si calculeaza suprafetele anterioara si posterioara ale corneei pentru a produce hartile de elevatie. Pahimetria este rezultatul diferentei dintre elevatiile suprafetei anterioare si cele ale suprafetei posterioare. Algoritmul de analiza are ca principiu comparatia curburii unei sfere ideale cu raza egala cu raza medie a suprafetei corneene de analizat cu diferentele reale in plus sau in minus ale suprafetei reale. Datele topografice ale suprafetei anterioare caracterizeaza 9000 de puncte de pe cornee si determina obtinerea unei harti colorate in care culorile calde exprima raze de curbura mai mici si cele reci raze de curbura mai mari.

Hartile topografiei corneene computerizate

  1. Hartile de elevatie. Dupa obtinerea valorilor razelor suprafetelor corneene se calculeaza raza medie de referinta care corespunde unei sfere virtuale (best fit sphere BFS). Apoi se efectueaza o diferenta intre razele suprafetei de analizat si raza medie de referinta astfel incat unele elevatii vor fi pozitive si altele negative. Aceste diferente sunt codificate colorat in cca 35 de trepte de culoare, fiecare treapta de culoare fiind de cca 5 microni. Culoarea verde este culoarea medie si arata identitatea dintre BFS si suprafata de analizat. Culorile mai reci (spre albastru) arata elevatii mai mici decat BFS si cele calde (spre rosu) elevatii mai mari. La dreapta hartii de elevatie a suprafetei anterioare se afla o fereastra cu datele pacientului, diagnosticul, valoarea razei BFS in milimetri si dioptrii, Sim K, statistica zonelor de 3 mm si de 5 mm, diametrul cornean alb-alb, adancimea camerei anterioare, unghiul kappa, diametrul pupilar si pahimetria celui mai subtire punct al corneei. Daca se aseaza cursorul pe harta apar date instantanee legate de locul, elevatia si grosimea corneei. Hartiile de elevatie analizeaza ambele suprafete corneene si pot avea urmatoarele aspecte: punte regulata, punte neregulata, punte incompleta, insula si modelele neclasificate. Corneea normala are o suprafata anterioara cu o periferie mai aplatizata nazal. Suprafetele anterioare corneene ale celor doi ochi sunt simetrice. Dupa tratamentul cu laserul cu excimeri s-a observat o crestere a curburii in periferia nazala.
  2. Hartile de hemimeridian. Orice hemimeridian poate fi rotit in jurul centrului pentru a crea o suprafata simetrica. Exista trei tipuri de harti: cel mai inalt hemimeridian, cel mai aplatizat hemimeridian si hemimeridianul mediu. Suprafata de referinta este creata prin rotatia hemimeridianului in jurul centrului si suprafata corneana obtinuta este comparata cu cea de analizat. Aceste harti scot in evidenta asimetriile suprafetei corneene si sunt utilizate in evaluarea astigmatismului neregulat. Hartile obtinute pe baza celui mai aplatizat hemimeridian sunt folosite in planificarea keratotomiei arcuate.
  3. Hartile puterilor dioptrice medii. Aceste harti calculeaza curbura medie a suprafetei corneene in raport cu diferenta dintre indicii de refractie a interfetelor corneene. Keratometria medie este echivalenta cu keratometria paraaxiala locala. Curbura medie este calculata in fiecare punct al suprafetei. Acest tip de harta este utilizata pentru localizarea exacta a efectului anomaliilor de suprafata. Curbura medie poate fi folosita pentru obtinerea unor harti keratometrice (daca este utilizat indicele de refractie keratometric), a hartii anterioare (calculata pe baza indicelui de refractie al corneei de 1.376) si al umorii apoase 1.336 precum si a diferentei delta dintre indicii de mai sus), a hartii pahimetrice (care evidentiaza contributia grosimii corneene la puterea dioptrica totala) si harta totala. Hartile keratometrice evalueaza keratoconul si astigmatismul neregulat aparut in urma transplantului cornean. Modelele hartilor de curbura pot fi rotunde, ovale, clepsidra asimetrica, clepsidra simetrica si modele neregulate.
  4. Hartile puterilor dioptrice astigmate. Aceste tipuri de harti arata astigmatismul in punct cu punct. Toate punctele de pe o suprafata tridimensionala au o directie dependenta de curburile maxime si minime. Curbura astigmatica este egala cu diferenta dintre curburile maxima si minima intr-un punct. Aceste harti reprezinta astigmatismul local pe intreaga suprafata corneana. Harta astigmatica anterioara ia in calcul indicele de refractie al interfetei aer-cornee si harta posterioara indicele de refractie al interfetei cornee-umoare apoasa.
  5. Hartile puterilor dioptrice axiale. Aceste harti calculeaza raza de curbura a suprafetei corneene anterioare si o transforma in dioptrii.
  6. Harta keratometrica sau sagitala are la baza curbura suprafetei de-a lungul planurilor care pornesc de la centru la periferie. Curbura se calculeaza masurand perpendiculara pe o tangenta la suprafata in fiecare punct de-a lungul planului de intersectie cu axa centrala. Lungimea acestei perpendiculare este raza de curbura transformata in dioptrii folosind indexul keratometric standard. Acest tip de harta este utilizat pentru a estima curbura generala a corneei dar are tendinta de a nu observa modificarile periferiei corneene medii. Practic aceste date sunt obtinute doar pe baza mirei Placido fara nici un fel de interpolari. Hartile anterioara si posterioara utilizeaza pentru conversia razelor de curbura in dioptrii, indicii de refractie fiziologici pentru fiecare interfata. Hartile totale insumeaza hartile anterioara si posterioara. Hartile axiale permit evaluarea contributiei suprafetelor anterioara si posterioara la astigmatismul total.
  7. Hartile puterilor dioptrice tangentiale. Ele calculeaza raza de curbura a suprafetelor corneei si o transforma in dioptrii. Hartile keratometrice calculeaza raza instantanee de curbura sau curbura suprafetei de-a lungul planurilor care ajung dintr-un punct central la periferie. Cercul tangent in fiecare punct de-a lungul planului calculeaza curbura. Razele acestor cercuri tangente sunt raze de curbura si sunt transformate in dioptrii utilizand indicele keratometric standard. Acest tip de harta este superioara celei axiale prin evidentierea modificarilor din periferia medie. Datele sunt provenite din procesarea datelor doar de la discul Placido. Hartile anterioara si posterioara transforma in dioptrii razele de curbura folosind indicii de refractie corespunzatori pentru fiecare interfata. Harta totala reprezinta suma hartilor anterioara si posterioara. Hartile tangentiale sunt utilizate pentru a determina separat contributia fiecarei suprafete la astigmatismul total.
  8. Harta puterilor optice (Snell). Harta puterilor optice masoara capacitatea de focalizare optica a corneei. Harta keratometrica utilizeaza suprafata anterioara pentru a estima puterea corneana anterioara si cea posterioara. Diferenta aconica exprima diferenta dintre puterea optica a corneei si puterea refractiva a formei aconice a corneei.
  9. Hartile de neregularitate. Aceste harti reprezinta deviatia de la curbura medie si astigmata in mici zone adiacente. Pragurile clinice pentru aceste neregularitati nu au fost definite dar cresterea neregularitatii locale este asociata cu scaderea sensibilitatii de contrast.
  10. Harta pahimetrica. Harta pahimetrica exprima diferentele de elevatie intre suprafetele corneene anterioara si posterioara. Prin miscarea cursorului pe harta se obtine valoarea grosimii corneene intr-un anumit punct. Echivalentul acustic face corelatia cu pahimetria ultrasonica. Acest tip de harta este utilizat pentru evaluarea keratoconului si pentru stabilirea indicatiilor tratamentului cu laserul cu excimeri prin metodele LASIK si LASEK. Videokeratoscopul Orbscan II subestimeaza grosimea corneana dupa LASIK. Factorii implicati in acest fenomen sunt edemul stromal, interfata dintre flap si stroma, modificari ale indicelui de refractie, modificari postoperatorii ale suprafetei anterioare a corneei si formarea unui nou tip de colagen si a vacuolelor care contin resturi de proteoglicani (keratan sulfat). Cel mai important factor este cresterea dispersiei luminii la nivelul stromei datorita modificarii fenomenului de interferenta negativa stromala. Forma de prolata a corneei normale se modifica dupa LASIK si astfel algoritmii de reconstructie ai topografului cornean Orbscan II "netezesc" micile neregularitati ale suprafetei. Subestimarea pahimetrica dupa LASIK este de cca 20 de microni. In mod normal localizarea punctului cel mai subtire al corneei este sectorul temporal inferior.

    Modelele hartilor pahimetrice.

    Cea mai calda culoare a hartii pahimetrice care identifica cea mai subtire zona a corneei poate fi clasificata astfel: rotunda, ovala, descentrata rotunda si descentrata ovala.

    • Modelul rotund are raportul dintre diametrele minime si maxime ale ariei cu culoarea cea mai calda mai mare sau egala cu 2/3; aceasta zona se suprapune pe mai mult de 50% peste zona centrala de 3 mm.
    • Modelul oval are raportul dintre diametrele minim si maxim mai mic de 2/3; aria se suprapune peste mai mult de 50% cu zona centrala de 3 mm.
    • Modelul descentrat rotund are zona cu culoarea cea mai calda rotunda dar se suprapune mai putin de 50% cu aria centrala de 3 mm.
    • Modelul descentrat oval are zona cu culoarea cea mai calda de forma ovala dar se suprapune mai putin de 50% cu zona centrala de 3mm.

Analiza calitativa si cantitativa a topografiei corneene computerizate

Analiza calitativa a topografiei corneene computerizate

Observarea hartilor de elevatie anterioara a dus la obtinerea unor anumite modele si astfel s-a propus un sistem de clasificare. Fiecare harta de elevatie a fost clasificata in functie de profilul corneei si de tipul astigmatismului.

Profilul cornean se poate identifica prin analiza unei sectiuni la nivelul suprafetei anterioare a corneei. S-au observat trei aspecte: corneea prolata (in care zona centrala are o putere dioptrica mai mare decat cea periferica), corneea oblata (in care zona centrala are o putere dioptrica mai mica decat cea periferica) si corneea mixta (in care cele doua aspecte de mai sus coexista).

Pe baza topografiei corneene se pot calcula urmatorii indici topografici:

  • Curbura sau puterea corneana medie a suprafetei anterioare a corneei (normal este 40.5D-47D).
  • Keratometria simulata (Sim K). Sim K1 este obtinut pe baza calcularii celei mai mari puteri dioptrice dupa analiza fiecarui meridian. Sim K2 reprezinta un calcul echivalent pe meridianul rotit cu 90 de grade fata de primul. Media aritmetica ai celor doi indici Sim K1 si Sim K2 este egala cu keratometria simulata Sim K.
  • Valoarea keratometrica minima (K min) exprima cea mai mica valoare a puterii dioptrice obtinuta dupa analiza fiecarui meridian.
  • Puterea corneana medie este puterea dioptrica a corneei in zona aperturii pupilare.
  • Deviatia standard a puterii corneene (valoare normala 0.37-1.33).
  • Indicele regularitatii de suprafata (SRI) masoara fluctuatia locala a puterii dioptrice corneene centrale intr-o zona optica de 4.5 mm. Aceasta fluctuatie se estimeaza de-a lungul fiecarui semimeridian. Valoarea normala este mai mica de 0.56 D.
  • Indicele asimetriei de suprafata (SAI) reprezinta suma diferentelor dintre punctele corneene corespondente la 180 de grade pe toata suprafata corneana. Puterea dioptrica a unei suprafete corneene este in mod normal distribuita simetric si in consecinta este mai mica de 0.42. Cresterea acestui indice este prezenta in keratocon sau astigmatism neregulat datorat ablatiei descentrate din LASIK sau LASEK.
  • Indicele anomaliei corneene (indicele de excentricitate cornean sau indicele de forma globala). Daca corneea are forma prolata, atunci acest indice este pozitiv; daca are forma oblata atunci este negativ; in cazul unei suprafete sferice este zero. Valoarea nomala este -0.114-+0.806.
  • Indexul sectorial diferential. Se calculeaza dupa impartirea corneei in opt sectoare de 45 de grade fiecare si se calculeaza puterea dioptrica medie din fiecare sector. Se roteste cu 1.41 de grade intregul cadran si se reevalueaza. Indicele sectorial diferential este egal cu diferenta maxima dintre cele doua sectoare. Valoarea normala este 0.21-3.51.
  • Indicele sectorial opus reprezinta diferenta maxima dintre doua sectoare opuse fara a roti cadranul de opt sectoare. Valoarea normala este -0.55-+2.09.
  • Indexul centru-periferie indica diferenta dintre puterea dioptrica corneana medie din zona centrala cu diametrul de 3 mm si o zona inelara periferica cu limita exterioara la 6 mm. Valoarea normala este de -0.28-+0.80.
  • Indicele de astigmatism neregulat reprezinta media variatiilor puterii dioptrice a fiecarui semimeridian. Acest indice ia in considerare puterea dioptrica medie a corneei si numarul de puncte din sectorul analizat. Valoarea normala este 0.19-0.49. PRK si LASIK cresc gradul de astigmatism neregulat postoperator dar intre cele doua proceduri nu exista diferente semnificative statistic.
  • Asfericitatea corneei. Corneea normala are o forma prolata si o asfericitate mai mica de 0.26D/mm. Dupa LASIK indicele de asfericitate isi inverseaza semnul adica forma prolata devine oblata. Acesta este un factor important in scaderea sensibilitatii de contrast. Cresterea asfericitatii este direct proportionala cu valoarea dioptrica corectata datorita raspunsului biomecanic, a modificarilor radiale de eficienta a laserului si a vindecarii epiteliale. Dupa ablatia miopica are loc o remodelare epiteliala prin ingrosarea epiteliului. Aceasta duce la reducerea corectiei si la inducerea aberatiei sferice oblate. Ablatia in hipermetropie datorita remodelarilor periferice induc aberatia de sfericitate de forma prolata.
  • Astigmatismul indus chirurgical. Astigmatismul neregulat (in medie 0.64D) apare dupa LASIK prin modificarile de simetrie care sunt direct proportionale cu magnitudinea ablatiei. In general acest tip de astigmatism este un fenomen subclinic. Unul din factorii de inducere al asimetriei este strategia de aliniere a zonei de ablatie. Centrarea fasciculului se face pe locul de intersectie dintre axa vizuala si centrul pupilei de intrare si nu pe locul intersectiei dintre axa vizuala si vertexul cornean. Asimetriile apar datorita faptului ca cele doua puncte nu coincid. Media de descentrare dupa tratamentul miopiei este de cca 0.9 mm. Descentrarea medie in LASIK a fost calculata la 0.43mm+/-0.21 mm dupa folosirea unui sistem de eyetracking. Ea este mai accentuata dupa ablatia din miopii mari.
  • Indicele I/S sau indicele Rabinowitz. (asimetrie dioptrica infero-superioara) Acesta estimeaza diferentele de putere dioptrica dintre aria superioara si cea inferioara in zona de 3 mm centrata pe apex. Riscul de keratocon este prezent daca diferenta este mai mare de 1.4 D.
  • Deplasarea apexului (AD) masoara descentrarea vertexului corneei fata de proiectia centrului pupilei de intrare. Valoarea normala este mai mica de 1.5mm.
  • Gradul astigmatismului corectat este egal cu raportul dintre astigmatismul postoperator si cel preoperator.
  • Aria analizata reprezinta raportul dintre aria utilizata pentru calcul si cea acoperita de imagine. Valoarea normala este de 0.70-0.94.

S-au observat fluctuatii diurne ale indicilor topografici datorita variatiei presiunii intraoculare. Modificarile indicilor topografici dupa LASIK (indicii de regularitate, de asimetrie) se coreleaza cu scaderea sensibilitatii de contrast.