一文解读!不同原理的角膜屈光力分析

科技   健康   2024-07-19 12:01   上海  

临床中不同设备检查角膜曲率结果可能不相同,基于不同原理的检查设备各有何优势和局限性?Intalight赛炜一文带您解析:

一、测量原理分析

1、基于Purkinje像的角膜曲率测量
1851年,德国物理学家Hermann von Helmholtz发明了一款角膜曲率计(keratometer),用于测量最平坦、最陡峭的角膜曲率以及角膜散光,测量直径是中央3-4mm。

原理:利用角膜的反射性质,在角膜前特定位置放一特定大小的物体,该物体经角膜反射后产生Purkinje I像,测量此像的大小即可计算出角膜前表面的曲率半径。



优势:对于规则性好的角膜,具有较高的准确性和可重复性;

局限性:受泪膜稳定性的影响较大;无法反映全角膜的曲率和形态信息。

2、基于Placido盘的角膜地形图仪
1880年,Antonio Placido发明了Placido盘,是有许多同心圆的圆盘,中央有一孔。检查者通过盘中央孔,观察角膜上的映像,以判断角膜是否规则。1984年,Doss、Rowsey和 Klyce通过计算机分析数千个投射点来定量分析角膜形态,Stephen Klyce采用计算机对Placido盘的角膜映像进行了定量分析,并用颜色编码的形式表示,从此开创了“角膜地形图”的时代。


原理:由Placido盘投射系统、图像采集系统和测量分析软件三部分组成。根据Placido盘的类型可分为大盘和小盘,28-34个圆环,均匀地投射到从中心到周边的角膜前表面上,使整个角膜处于投射分析范围内。



优势受角膜病变影响较小,检查结果参考价值高;检查耗时短,对患者配合度要求低。


局限性测量数据受泪膜稳定性影响较大;只测量角膜前表面,缺乏角膜厚度和角膜后表面信息,不足以重建完整角膜形态,且角膜中心和周边存在盲区;假设视线、瞳孔中心、角膜顶点与 Placido环中央点重叠,忽略了Kappa角,易产生测量误差。

3、基于裂隙扫描成像角膜地形图系统

1995年基于断层扫描的角膜地形图Orbscan系统面世。1999年推出OrbscanⅡ系统整合了Placido盘,一次测量即可获得Placido盘图像和裂隙扫描图像,并提出角膜高度的概念。










原理:两束裂隙扫描光以45度角围绕视轴拍摄,从视轴两侧投射40条宽0.3mm裂隙光束,获得垂直角膜的光学裂隙图像,自动识别这些裂隙的前、后边缘,通过立体三角测量法计算出角膜前、后表面的高度以及角膜厚度。



优势:第一次获得角膜后表面的数据

局限性:Placido盘测量角膜前表面,存在角膜中央盲点;裂隙扫描获取后表面高度值,中央区是裂隙扫描的盲点,容易因数据采集不全,而产生误差;检查耗时长,需2秒,旋转测量可能影响测量的精准度,对患者的配合度要求较高。

4、基Scheimpflug成像三维眼前节分析系统

1904年,奥地利的海军制图师Theodor Scheimpflug经过潜心研究,提出了物平面不平行于照相机胶片的光学成像条件,发现其核心优点是实现了宽焦深。2002年德国Oculus公司最早推出采用旋转Scheimpflug照相技术的Pentacam角膜断层扫描分析系统。











原理:Scheimpflug 相机基于 Scheimpflug 定律,机器有两个摄像头,一个位于中心的静态摄像头,用于检测瞳孔大小和患者眼位稳定,另一个 Scheimpflug 摄像头在旋转轮上,用于捕捉角膜和其他眼前节的图像。



优势:直接测量角膜前后表面高度数据,角膜厚度,高度值可靠性高;旋转测量在角膜中心获取更多的数据,角膜中心的测量数据更准确;校正轻微眼球运动。


局限性:角膜曲率数据由高度换算而来、无法直接测量获取;易受角膜混浊或角膜不规则的影响;切面间数据由演推而来,越往周边则数据误差越大;检查耗时长,需2秒,旋转测量可能影响测量的精准度,对患者的配合度要求较高。

5、基于SS-OCT原理的眼前节分析

Intalight赛炜运用卓越的现代光学设计,于2019年推出了国内首款扫频OCT。此后不断在广度、深度、速度上实现重大突破,2022年将前后节OCT/OCTA集合于一体,全球首发如意全眼OCT,经过不断创新升级,Intalight赛炜眼前节OCT功能及角膜屈光力分析方面取得了较好的临床反馈。


原理:通过扫频激光技术,获取高清断层角膜图像,AI算法精准识别角膜前后表面获取高度信息



优势:图像分辨率更高,清晰显示角膜不同层次的图像;穿透能力强,角膜混浊的检测准确性更好;扫描速度快, 通过获取更多前节信息完整的重建三维角膜形态。


局限性:OCT设备价格较高;算法要求较高。
以角膜云翳患者为例,基于Scheimpflug成像三维眼前节分析易受角膜高反射影响,以及角膜透明度不佳或角膜不规则的影响,产生测量误差,同时因角膜云翳产生的自动分层识别错误;而采用Intalight赛炜基于SS-OCT原理的眼前节系统可实现精准AI识别和自动分层,从而实现更加精准的角膜屈光力分析!



基于Scheimpflug成像三维眼前节分析:因角膜云翳,产生的自动分层识别错误


Intalight赛炜如意全眼OCT:精准的AI自动识别


二、常见设备测量原理

仅检测角膜前表面的设备

检测全角膜的设备


三、总结



不同角膜曲率测量原理和设备,测量结果可能存在一定的差异,在临床使用中,需要根据具体情况,选择最适合的测量方式。



指导专家


俞阿勇教授

温州医科大学附属眼视光医院


医学博士、主任医师、教授、博士生导师、全国优秀教师,温州医科大学附属眼视光医院白内障临床中心主任,Eye and Vision(IF 4.2,SCI一区,中科院一区)编辑部主任,中国医学装备协会眼科专业委员会常委,白内障屈光手术专业组副组长,中国医疗保健国际交流促进会眼科学分会常委,中华医学会眼科学分会白内障及屈光手术学组委员,中国老年医学学会眼科学分会委员,中国非公立医疗机构协会眼科专业委员会白内障分委会委员,人民卫生出版社《屈光性白内障手术系列》丛书(全套六册)和《精准屈光性白内障手术》主编,无黏弹剂人工晶状体手术国际专利发明人。


参考文献:

1.俞阿勇.环曲面人工晶状体的临床实践.北京:人民卫生出版社,2024.

2.黄锦海,叶向彧.眼球生物测量与IOL屈光力计算.北京:人民卫生出版社,2019.

3.陈浩,瞿佳.角膜地形图的应用和分析(第一讲).中华眼视光学与视觉科学杂志,2000,02(1):56-58.

4.尹奕,王艳玲,陈跃国.角膜地形图测量工具的比较及其临床应用.国际眼科杂志2009;9(12):2357-2359.


Intalight赛炜
Intalight 赛炜(原视微影像)拥有一支集光学半导体开发经验、硅谷工程化经验、高端医疗设备研发经验的国际化研究团队,于上海、洛阳和美国硅谷3地设立研发运营中心。我们专注应用现代光学技术颠覆诊疗方式,与全球眼科界相识于顶峰!
 最新文章