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角膜地形图的应用和分析 (一)

本文由梅颖医生著

角膜地形图是做角膜接触镜的重要辅助工具。尤其在角膜塑形技术、硬性角膜接触镜、圆锥角膜的诊断处理中非常重要。本文整理了一些教材和文献的资料结合我们自己用的日本shin-nippon
ct-1000角膜地形图仪给大家说明。

一、角膜曲率与角膜地形基础

1 角膜曲率计

大家比较熟悉的角膜曲率计可以同时得到角膜曲率半径值和屈光度值,特别适合于规则角膜的检查,但是其测量范围局限在角膜中央区3mm区域内。

2Placido盘

角膜曲率计表达的是角膜中央3~4mm处的两个子午线的曲率,不能了解整个角膜的曲率和形态信息。众所周知,角膜形态具有特殊性,即中央区约呈球形,越到周边越平坦,成一非球面形式。Placido盘是一黑白相间的同心圆环,可以了解整个角膜形态信息。

用Placido盘检查时,检查者通过盘中的小孔观察被检者角膜上的同心环的像,来了解角膜的弯曲度。正常的角膜像应该是规则的同心圆,规则散光为不同形状的椭圆,不规则散光则是不规则的角膜像。

角膜地形图的应用和分析 (一)

如上图所示,上方环的宽度增加,表示角膜曲率较平坦,下方环的宽度减少,表示角膜曲率较陡。临床上Placido盘能够了解较大量的角膜变形,如中度圆锥角膜、严重的散光、不规则散光等。检查时只要观察角膜表面反射的光斑形状和大小的变化。

Placido盘经过更新换代,目前有代表性的有手持式、裂隙灯式、照相机摄像式等多种形式,其中摄像式角膜计能对角膜进行定量分析,在二十多年前曾经是一突破性的进步。

3 计算机辅助角膜地形分析系统

直接利用Placido盘角膜图像判断角膜形态属于定性性质,无法定量,存在许多分析上的不足,如角膜图像确定散光轴向比较困难,摄像式检查过程复杂,确定性也不高,而且Placido盘提供角膜曲率的区域也比较局限。

角膜地形图的应用和分析 (一)
角膜地形电脑分析系统上的placido盘在角膜上的映像(Placido像)

因此,随着电脑技术的进一步发展和改进,角膜地形电脑分析系统(computer-assisted
corneal topographic analysis
system,下文简称角膜地形仪)应运而生,它克服了以上缺点,结合了Placido像和计算机的功能,用视频摄像机接收角膜像,并由该图像信息转化为数字信息后重建原角膜表面形状,得到的角膜形状用颜色编码得到彩色图形,即角膜地形图。

基于Placido盘设计的角膜地形图系统,一般有28~34个同心圆环投射,每环256个点最多可包括14000个角膜曲率的数据点,最大可覆盖95%的角膜面积。精度高:0~0.07D。通常角膜地形图中用暖色如橙色或红色表示高屈光度,冷色如绿色或蓝色表示低屈光度。

3.1 角膜地形图的意义

自角膜地形仪问世后,人类开始比较全面地认识人眼正常角膜的形状。正常角膜中央较周边要陡一些,是非球面的,呈放射状、不对称状,一个人的两眼的角膜形状呈镜面对称。除此之外,更重要的是用来检测异常角膜形态变化,临床上角膜地形仪主要应用以下几个方面:①散光分析;②圆锥角膜诊断和治疗评判;③眼前段手术,如人工晶状体植入手术等;④角膜屈光手术;⑤穿透性角膜移植手术;⑥角膜接触镜的验配。

3.2 角膜地形图的阅读和理解

对角膜地形图的分析和认知有许多参数,这里将常用的基本要素列出,一些复合的参数分析将在后文逐步阐明。

3.2.1 颜色:暖色如红色、橙色和黄色,代表角膜前表面陡峭的区域;绿色代表中间区域;冷色如淡蓝和深蓝色,代表平坦区域。如下图所示是一正常角膜地形图,中央黄色代表曲率最陡的区域,往周边颜色逐渐变平坦,由黄色变到绿色,最后到蓝色,尤以鼻侧区域最明显。

角膜地形图的应用和分析 (一)
shin-nippon ct-1000上的轴位图(axial ),是基本的阅读图形。

3.2.2 尺度:角膜地形图的尺度有多种,临床应用最广泛的要数绝对尺度、相对尺度和调整尺度。

①绝对尺度 绝对尺度就是指每一种色彩代表一个曲率。如蓝色代表长曲率,表示角膜平坦,红色代表短曲率,表示角膜陡峭。有的地形仪将黄色定义为中间色,代表曲率为44.5D,并以1.5D上下逐级变化,最大、最小值分别为50.5D和35.5D。有些地形仪的等级也有不同,如等级变化为1D,中央黄色代表43.0D。也有一些其他的等级为0.25D、0.5D、1D和2D不等。

绝对尺度的优点就是固定了色彩和屈光度之间的相应关系,不同的地形图可以比较,这样可以有效地监视随着时间变化图形的变化,或者监视手术前后图形的改变。

②相对尺度 相对尺度则与绝对尺度不同,是计算机将已经建立好的数据在最大和最小之间进行细分。有的相对尺度将地形图分为11个等级。如果计算机发现最长的半径是34D,最短的半径为56D,总变化量为22D,除以11个等级,每个级别为2D。也有的相对尺度将曲率分为14个级别,或者等级间距可以为0.25、0.50、和1D变化。(我们用的shin-nippon
ct-1000表达的是相对尺度,上图中右侧部分)

③调整尺度 目前所有的角膜地形仪都有改变尺度的特性,也就是尺度可以根据操作者的要求改变,也可以根据所得的数据来改变。比如,当所得的图形角膜曲率大小相差很大或者图像极不规则,这时如果选用等级为0.25D就是很麻烦的事了。因为等级越多,产生的信息越复杂。当然,如果要绝对尺度,一些很小的变化可能不会被发现,我们可以增加等级量或者缩小间距来发现早期少量的异常。(在shin-nippon
ct-1000上可以调整等级,上图中黑色半框部分显示的的0.25D等级,可以按需要调整为0.12D或0.5D等)

3.2.3 系列图:系列图就是在单一显示屏上表达多种不同的检查图形。我们的地形shin-nippon
ct-1000可以一次显示四副不同地形图,有的则可更多。角膜地形图的应用和分析 (一)
shin-nippon ct-1000上的系列图(multiple maps)

3.2.4 变化图:变化图也称差别图,是表示两副不同地形图上同一点的曲率变化的图形。变化图种,绿色表示没有变化,暖色如红色和黄色表示曲率变陡,蓝色则表示曲率变平。变化的尺度可根据操作的要求变化,大多地形仪默认为0.5D。这种变化图用的最多的是在表示使用RGP前后(不同时间)角膜曲率的变化,如圆锥角膜配戴RGP后一段时间的圆锥变化、角膜塑形后的曲率变化。

角膜地形图的应用和分析 (一)
shin-nippon ct-1000上的变化图(差别图:difference
maps),显示现在(current)和对比(reference)的图像

3.2.5 高度图:获知角膜各点形态后可以拟合出一个与角膜最贴合的球面,该球面就是最佳匹配球面BFS(Best fit
sphere)。而高度图显示的是角膜表面与该球面的差异。当周边高度大于角膜顶点时,高度值可出现负值。

角膜地形图的应用和分析 (一)
shin-nippon ct-1000上的高度图(elevation maps),黑色半框中显示选择的是高度图:elevation
maps

高度图可以运用到硬镜的验配中,来表示荧光评价模式。根据角膜表面和理想表面的距离,计算机可以显示假设配戴隐形眼镜以后的荧光染色模式,这样可以缩短初次验配的时间。(需要软件支持)

3.3.6 其他图形

角膜曲率半径表达的3D图:是用角膜曲率值模拟的三维立体的角膜表面形态,反映真实角膜表面形态。

角膜地形图的应用和分析 (一)
shin-nippon ct-1000上的3D cornea图,黑色半框中显示选择的是3D cornea图

角膜屈光度值表达的3D图:是用角膜屈光度值模拟的三维立体的角膜表面形态。

角膜地形图的应用和分析 (一)
shin-nippon ct-1000上的角膜屈光度值表达的3D图(3D maps),黑色半框中显示选择的是3D maps。

数字图:不使用颜色而直接用角膜屈光度数值来表达,可以直观地表达角膜表面不同区域的屈光状态。

角膜地形图的应用和分析 (一)
shin-nippon ct-1000上的数字图(numeric),黑色半框中显示选择的是数字图(numeric)。

眼睛像和地形图并存:大多角膜地形仪在显示地形图的同时还可以显示检查眼的像,这样,操作者就能确认患者注视位置是否偏心,地形图是否位于中心,是否准确聚焦。就能确定该地形图是否有利用和分析的价值,是否需要重做。

角膜地形图的应用和分析 (一)
shin-nippon ct-1000上通过把地形图半透明化来同时显示地形图和眼睛像,黑色半框中显示选择的是透明(Tran)

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