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कॉर्निया और बाह्य नेत्र

कॉर्नियल बायोमैकेनिक्स

एक नज़र में मुख्य बिंदु

Section titled “एक नज़र में मुख्य बिंदु”

1. कॉर्नियल बायोमैकेनिक्स क्या है?

Section titled “1. कॉर्नियल बायोमैकेनिक्स क्या है?”

कॉर्नियल बायोमैकेनिक्स एक अवधारणा है जो कॉर्निया के यांत्रिक गुणों को शामिल करती है। कॉर्निया एक ‘विस्कोइलास्टिक पिंड’ है जिसमें लोचदार और चिपचिपा दोनों गुण होते हैं, और बाहरी बलों के तहत इसका विरूपण और पुनर्प्राप्ति व्यवहार इसके कार्य को चिह्नित करता है।

‘लोच’ दबाव से विकृत ठोस के अपने मूल आकार में लौटने का गुण है। ‘श्यानता’ तरल की चिपचिपाहट की डिग्री को दर्शाती है। अधिकांश जैविक ऊतक दोनों गुणों वाले विस्कोइलास्टिक पिंड हैं, और कॉर्निया उनमें से एक है।

जब कॉर्निया पर दबाव डाला जाता है, तो यह विकृत हो जाता है, और दबाव कम होने पर यह अपने मूल आकार में लौटने का प्रयास करता है। इस प्रक्रिया के दौरान, दबाव डालने और कम करने के दौरान के पथ मेल नहीं खाते। इस घटना को हिस्टैरिसीस कहा जाता है। हिस्टैरिसीस विरूपण और पुनर्प्राप्ति प्रक्रियाओं के दौरान नष्ट हुई ऊर्जा का एक संकेतक है, और कॉर्निया के यांत्रिक गुणों को दर्शाता है1)

कॉर्निया का लोच मापांक (यंग मापांक) इन विट्रो माप स्थितियों और विधियों के आधार पर 0.1 से 57 MPa तक की विस्तृत श्रृंखला में बताया गया है1)। यंग मापांक जितना अधिक होगा, ऊतक उतना ही कठोर और विकृत होना कठिन होगा।

कॉर्नियल बायोमैकेनिक्स निम्नलिखित नैदानिक स्थितियों में महत्व प्राप्त कर रहा है:

  • केराटोकोनस का शीघ्र पता लगाना: रूपात्मक परिवर्तनों से पहले बायोमैकेनिकल परिवर्तन होते हैं5)
  • अपवर्तक सर्जरी की सुरक्षा मूल्यांकन: पश्चात कॉर्नियल एक्टेसिया के जोखिम की भविष्यवाणी के लिए उपयोग किया जाता है7)
  • अंतःनेत्र दबाव माप का सुधार: कॉर्नियल भौतिक गुण एप्लानेशन टोनोमीटर माप को प्रभावित करते हैं5)

वर्तमान में, जीवित आँख में कॉर्नियल बायोमैकेनिक्स का मात्रात्मक मूल्यांकन करने वाले दो उपकरण हैं: Ocular Response Analyzer (ORA) और Corvis ST। कॉर्नियल बायोमैकेनिक्स की अवधारणा अभी भी नई है, और माप परिणामों की व्याख्या भविष्य के शोध का विषय है।

Q कॉर्नियल हिस्टैरिसीस क्या है?
A

कॉर्नियल हिस्टैरिसीस (CH) एक पैरामीटर है जो कॉर्निया पर हवा उड़ाकर विकृत करने पर लोडिंग और अनलोडिंग के दौरान एप्लानेशन दबावों (P1 − P2) के अंतर के रूप में मापा जाता है। यह कॉर्निया के विस्कोइलास्टिक गुणों, विशेष रूप से ऊर्जा अवशोषण और अपव्यय क्षमता को दर्शाता है। CH केराटोकोनस में कम होता है; विवरण के लिए “नैदानिक महत्व और अनुप्रयोग” अनुभाग देखें।

3. बायोमैकेनिक्स को प्रभावित करने वाले कारक

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कॉर्नियल बायोमैकेनिक्स कई कारकों से प्रभावित होता है1)। नैदानिक रूप से महत्वपूर्ण कारक नीचे संक्षेप में दिए गए हैं।

उम्र बढ़ने के साथ कॉर्नियल कठोरता में काफी वृद्धि होती है1)। इसका मुख्य कारण कोलेजन क्रॉस-लिंकिंग में प्राकृतिक वृद्धि और ग्लाइकेशन द्वारा फाइबर संशोधन है।

Tahsini एट अल. (2025) ने 72 स्वस्थ व्यक्तियों पर SSI मानचित्रों का विश्लेषण किया और दिखाया कि स्ट्रेस-स्ट्रेन इंडेक्स (SSI) 20-50 वर्ष समूह के 0.938 ± 0.067 से बढ़कर 50-80 वर्ष समूह के 1.143 ± 0.064 हो गया (पियर्सन r = 0.92, p < 0.001)3)। कठोरीकरण की दर क्षेत्र के अनुसार भिन्न होती है, पहले से कठोर क्षेत्रों में तेजी से बढ़ती है।

केंद्रीय कॉर्नियल मोटाई (CCT)

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CCT का CH और CRF के साथ सकारात्मक सहसंबंध होता है1)कॉर्निया जितना मोटा होगा, ये मान उतने ही अधिक होंगे। यह अंतःनेत्र दबाव माप को भी प्रभावित करता है, मोटे कॉर्निया में दबाव को अधिक आंकने की प्रवृत्ति होती है।

अंतःनेत्र दबाव (IOP) और कॉर्नियल बायोमैकेनिक्स के बीच संबंध जटिल है1)IOP में वृद्धि से CH माप कम हो जाता है, लेकिन यह कॉर्निया के वास्तविक भौतिक गुणों में बदलाव के बजाय माप प्रणाली की विशेषताओं के कारण होता है। ग्लूकोमा रोगियों में, कम CH को दृश्य क्षेत्र प्रगति के जोखिम कारक के रूप में रिपोर्ट किया गया है।

एस्ट्रोजन कोलेजन क्रॉस-लिंकिंग को प्रभावित करता है और कॉर्नियल कठोरता को कम करता है1)। मासिक धर्म चक्र और गर्भावस्था के दौरान CH में उतार-चढ़ाव होता है। गर्भावस्था के दौरान अपवर्तक सर्जरी से बचना चाहिए।

कॉर्नियल एडिमा में, जल सामग्री बढ़ने के साथ कठोरता कम हो जाती है1)। सामान्य जल सामग्री (लगभग 78%) का रखरखाव यांत्रिक स्थिरता में योगदान देता है।

मधुमेह में, कोलेजन का गैर-एंजाइमी ग्लाइकेशन बढ़ता है, जिससे कॉर्नियल कठोरता बढ़ जाती है1)। रिपोर्टों से पता चलता है कि मधुमेह रोगियों में CH और CRF स्वस्थ व्यक्तियों की तुलना में अधिक होते हैं।

कॉर्नियल क्रॉस-लिंकिंग (CXL)

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CXL एक उपचार है जो लंबी-तरंग पराबैंगनी प्रकाश (UVA) और राइबोफ्लेविन का उपयोग करके कोलेजन फाइबर के बीच क्रॉस-लिंक को मजबूत करता है, जिससे कॉर्नियल कठोरता बढ़ती है1)। SP-A1 CXL के बाद बढ़ता है और कठोरता में सुधार को वस्तुनिष्ठ रूप से दर्शाता है। CXL द्वारा केराटोकोनस की प्रगति को रोकने के बारे में «नैदानिक महत्व और अनुप्रयोग» अनुभाग में विस्तार से बताया गया है।

Q क्या उम्र के साथ कॉर्निया सख्त हो जाता है?
A

उम्र के साथ कॉर्निया सख्त हो जाता है। कोलेजन क्रॉस-लिंक में प्राकृतिक वृद्धि और ग्लाइकेशन मुख्य कारण हैं। SSI मैपिंग का उपयोग करके अध्ययनों से पता चलता है कि 20-50 वर्ष और 50-80 वर्ष के आयु समूहों के बीच SSI में लगभग 22% की वृद्धि होती है3)। हालांकि, कठोरीकरण की दर क्षेत्र के अनुसार भिन्न होती है: यह पहले से कठोर केंद्रीय और परिधीय क्षेत्रों में तेजी से बढ़ती है।

4. माप विधियाँ और परीक्षण

Section titled “4. माप विधियाँ और परीक्षण”

वर्तमान में कॉर्नियल बायोमैकेनिक्स को इन विवो में मापने के लिए दो नैदानिक उपकरण बाजार में उपलब्ध हैं। ब्रिलॉइन माइक्रोस्कोपी और ऑप्टिकल कोहेरेंस इलास्टोग्राफी (OCE) प्रायोगिक विधियों के रूप में विकसित की जा रही हैं1)

प्रमुख माप उपकरणों की विशेषताएं नीचे दी गई हैं।

उपकरणमुख्य पैरामीटरविशेषताएँ
ORACH, CRFश्यान-प्रत्यास्थता को दर्शाता है
Corvis STSP-A1, CBI, दर्दनाक मस्तिष्क चोटवीडियो द्वारा विरूपण विश्लेषण
ब्रिलौइन माइक्रोस्कोपप्रत्यास्थता गुणांक3D गहराई मैपिंग

ORA Reichert कंपनी द्वारा निर्मित एक गैर-संपर्क वायु जेट उपकरण है2)। यह अवरक्त प्रकाश से कॉर्निया के केंद्रीय 3-6 मिमी की विद्युत-ऑप्टिकल निगरानी करते हुए दबाव बढ़ाता और घटाता है, और लगभग 30 मिलीसेकंड में कॉर्निया की विकृति और पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया को मापता है।

गणना किए गए मुख्य पैरामीटर इस प्रकार हैं:

  • कॉर्नियल हिस्टैरिसीस (CH) : दबाव बढ़ाने पर वायुदाब P1 और दबाव घटाने पर वायुदाब P2 के बीच का अंतर (P1 − P2)। यह कॉर्निया की ऊर्जा अवशोषण और अपव्यय क्षमता को दर्शाता है।
  • कॉर्नियल प्रतिरोध कारक (CRF) : P1 − kP2 (k = 0.7) द्वारा गणना2)। इसका CCT से संबंध CH से अधिक मजबूत है, और यह IOP से अपेक्षाकृत स्वतंत्र कॉर्नियल प्रतिरोध का एक संकेतक है।
  • IOPg : गोल्डमैन-सहसंबंधित अंतःनेत्र दबाव।
  • IOPcc : कॉर्निया-संशोधित अंतःनेत्र दबाव। CCT और CH से कम प्रभावित होता है।

माना जाता है कि CH मुख्य रूप से कॉर्निया के श्यान गुणों को दर्शाता है, जबकि CRF मुख्य रूप से प्रत्यास्थ गुणों को दर्शाता है2)

Corvis ST (Oculus कंपनी) 4,330 फ्रेम प्रति सेकंड की उच्च गति वाले शेम्पफ्लग कैमरे से क्षैतिज दिशा में 8.5 मिमी के कॉर्निया अनुप्रस्थ काट की लगातार तस्वीरें लेता है और वायु जेट द्वारा कॉर्निया विरूपण को वीडियो में रिकॉर्ड करता है2)

कॉर्निया विरूपण पैरामीटर मुख्य रूप से तीन समय बिंदुओं पर गणना किए जाते हैं:

  • पहला चपटा होना (applanation 1)
  • अधिकतम अवतलता (highest concavity)
  • दूसरा चपटा होना (applanation 2)

प्रत्येक समय बिंदु पर बीता हुआ समय, चपटे भाग की लंबाई, विरूपण गति और कॉर्निया शीर्ष विस्थापन दूरी की गणना की जाती है। प्रमुख नैदानिक पैरामीटर इस प्रकार हैं:

  • SP-A1 : पहले चपटे होने पर वायु दबाव, अंतःनेत्र दबाव और कॉर्निया शीर्ष विस्थापन दूरी से गणना किया गया कॉर्निया कठोरता पैरामीटर। केराटोकोनस में कम होता है, CXL के बाद बढ़ता है।
  • CBI (Corvis biomechanical index) : लॉजिस्टिक रिग्रेशन द्वारा कई पैरामीटरों को एकीकृत करने वाला सूचकांक। कट-ऑफ मान 0.5 पर 98.2% सही वर्गीकरण दर प्राप्त करता है2)
  • टोमोग्राफिक और बायोमैकेनिकल सूचकांक (tomographic and biomechanical index) : Pentacam HR के टोमोग्राफी डेटा और Corvis ST के बायोमैकेनिक्स डेटा को AI द्वारा एकीकृत करने वाला सूचकांक2)। केराटोकोनस के प्रारंभिक पता लगाने में उच्चतम सटीकता दर्शाता है।
  • SSI (Stress-Strain Index) : परिमित तत्व मॉडलिंग पर आधारित कॉर्निया सामग्री के प्रतिबल-विकृति गुणों का अनुमान लगाने वाला सूचकांक3)
  • DA अनुपात (DA ratio) : कॉर्निया शीर्ष और 1 मिमी/2 मिमी दूर स्थित बिंदुओं के बीच विरूपण आयाम अनुपात।
  • IR (integrated radius) : अधिकतम अवतलता पर वक्रता त्रिज्या के व्युत्क्रम का समाकलित मान। कम मान इंगित करता है कि कॉर्निया विरूपण का अधिक प्रतिरोध कर रहा है।

Corvis ST, ORA की तरह, एक टोनोमीटर के रूप में भी उपयोग किया जा सकता है और बायोमैकेनिक्स-सही अंतःनेत्र दबाव (bIOP) की गणना करता है।

ORA

वायु जेट द्वारा द्विदिशीय समतलन विधि : अवरक्त प्रकाश से कॉर्निया की विकृति और पुनर्प्राप्ति को ट्रैक करता है।

पैरामीटर : CH, CRF, IOPg, IOPcc। श्यान-प्रत्यास्थता के समग्र संकेतक प्रदान करता है।

2005 में लॉन्च : पहला व्यावसायिक उपकरण जिसने कॉर्नियल बायोमैकेनिक्स के इन विवो मापन को संभव बनाया।

Corvis ST

उच्च गति शाइम्पफ्लग कैमरा : प्रति सेकंड 4,330 फ्रेम पर कॉर्निया के क्रॉस-सेक्शन की विकृति का वीडियो रिकॉर्ड करता है।

पैरामीटर : SP-A1, CBI, TBI, SSI, DA अनुपात आदि। टोमोग्राफी के साथ एकीकृत संकेतकों की गणना कर सकता है।

विस्तारशीलता : SSI मानचित्र जैसे नए संकेतक और Pentacam HR के साथ AI एकीकृत विश्लेषण संभव है।

ब्रिलॉइन माइक्रोस्कोपी

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ब्रिलॉइन माइक्रोस्कोपी (Brillouin microscopy) प्रकाश और ध्वनिक फोनॉनों के बीच अंतःक्रिया का विश्लेषण करती है और कॉर्निया के बायोमैकेनिकल गुणों का गैर-आक्रामक रूप से त्रि-आयामी मानचित्रण करती है 1)। GHz आवृत्ति स्थानांतरण से ऊतक के अनुदैर्ध्य प्रत्यास्थता मापांक का अनुमान लगाया जाता है।

जहाँ ORA और Corvis ST पूरे कॉर्निया की औसत प्रतिक्रिया मापते हैं, वहीं ब्रिलॉइन माइक्रोस्कोपी में गहराई रिज़ॉल्यूशन होता है और स्थानीय प्रत्यास्थता वितरण को देखा जा सकता है 1)CXL के बाद क्रॉस-लिंकिंग प्रभाव का गहराई-वार मूल्यांकन और केराटोकोनस में स्थानीय कठोरता में कमी का पता लगाने में इसके अनुप्रयोग की उम्मीद है। वर्तमान में, माप समय की लंबाई और पर्यावरणीय कारकों का प्रभाव चुनौतियाँ हैं, और यह अभी तक नैदानिक उपयोग में नहीं आया है।

ऑप्टिकल कोहेरेंस इलास्टोग्राफी (OCE)

Section titled “ऑप्टिकल कोहेरेंस इलास्टोग्राफी (OCE)”

ऑप्टिकल कोहेरेंस इलास्टोग्राफी (Optical Coherence Elastography; OCE) बाहरी बल के कारण कॉर्नियल स्ट्रोमा के अंदर विस्थापन को मापती है 1)। यह कॉर्निया की मध्य और पिछली परतों के विरूपण का मूल्यांकन कर सकती है और गहराई पर निर्भर बायोमैकेनिकल गुणों के विश्लेषण में उपयोगी है।

Q ORA और Corvis ST में क्या अंतर है?
A

ORA इन्फ्रारेड सिग्नल में परिवर्तन से कॉर्नियल हिस्टैरिसीस (CH) और कॉर्नियल प्रतिरोध कारक (CRF) की गणना करता है, और समग्र रूप से विस्कोइलास्टिकिटी का मूल्यांकन करता है। Corvis ST तेज़ शाइम्पफ्लग कैमरे से कॉर्निया के क्रॉस-सेक्शन की विकृति का वीडियो रिकॉर्ड करता है और कई गतिशील पैरामीटरों की गणना करता है। Corvis ST की विशेषता यह है कि यह Pentacam HR के साथ एकीकरण के कारण दर्दनाक मस्तिष्क चोट जैसे AI-आधारित समग्र संकेतकों का उपयोग कर सकता है।

5. नैदानिक महत्व और अनुप्रयोग

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कॉर्नियल बायोमैकेनिक्स का मापन केराटोकोनस के शीघ्र पता लगाने, अपवर्तक सर्जरी के मूल्यांकन, अंतःनेत्र दबाव माप के सुधार और CXL प्रभावकारिता के आकलन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

केराटोकोनस का शीघ्र पता लगाना

Section titled “केराटोकोनस का शीघ्र पता लगाना”

कॉर्नियल एक्टेटिक रोगों में, रूपात्मक परिवर्तनों से पहले बायोमैकेनिकल परिवर्तन होते हैं 5)। टोपोग्राफी या टोमोग्राफी द्वारा असामान्यताओं का पता न लग पाने के चरण में भी, बायोमैकेनिकल मूल्यांकन से शीघ्र निदान संभव हो सकता है।

केराटोकोनस की प्रारंभिक अवस्था में, लोचदार मापांक में स्थानीय कमी कोलेजन फाइबर के विघटन से जुड़ी होती है, और बायोमैकेनिकल विघटन चक्र शुरू होता है 7)। तनाव बढ़ता है और पुनर्वितरित होता है, जिससे कॉर्निया तीव्र और पतला हो जाता है।

प्रारंभिक केराटोकोनस का पता लगाने में प्रमुख संकेतकों की नैदानिक क्षमता निम्नलिखित है 7)

संकेतकSUCRA मानटिप्पणी
दर्दनाक मस्तिष्क चोट96.2सबसे सटीक
CBI83.8दूसरा सबसे अच्छा संकेतक
CRF66.4ORA से प्राप्त

Brar एवं अन्य के मानदंडों के अनुसार, बायोमैकेनिकली संदिग्ध आंख को CBI > 0.5 और TBI > 0.29 के रूप में परिभाषित किया गया है7)। गलत-नकारात्मक परिणामों से बचने के लिए, कॉर्नियल टोमोग्राफी (Scheimpflug इमेजिंग आदि) और बायोमैकेनिकल मूल्यांकन के संयोजन की सिफारिश की जाती है5)7)

Wang एवं अन्य (2025) की व्यापक समीक्षा के अनुसार, टोमोग्राफी और बायोमैकेनिक्स का संयुक्त मॉडल FFKC (forme fruste keratoconus) का पता लगाने में व्यक्तिगत मापदंडों से बेहतर है। Luz एवं अन्य के लॉजिस्टिक रिग्रेशन मॉडल ने AUROC 0.953 (संवेदनशीलता 85.71%, विशिष्टता 98.68%) प्राप्त किया2)

ORA के अध्ययनों में, FFKC आंखों में सामान्य आंखों की तुलना में CH और CRF काफी कम पाए गए2)। VAE-NT (very asymmetric ectasia with normal topography) आंखों में CH 8.5 ± 1.5 mmHg और CRF 8.3 ± 1.5 mmHg था, जो सामान्य नियंत्रण समूह से कम है2)

Corvis ST का TBI VAE-NT आंखों में AUROC 0.985 दर्शाता है, और CBI की संवेदनशीलता (99.1%) और TBI की संवेदनशीलता (99.6%) टोमोग्राफिक रूप से असामान्य केराटोकोनस का पता लगाने में अत्यधिक उच्च मान प्राप्त करती है2)

अपवर्तक सर्जरी और बायोमैकेनिक्स

Section titled “अपवर्तक सर्जरी और बायोमैकेनिक्स”

अपवर्तक सर्जरी कॉर्नियल स्ट्रोमा को हटाती या विकृत करती है, जिससे बायोमैकेनिकल गुण प्रभावित होते हैं4)। पोस्टऑपरेटिव कॉर्नियल एक्टेसिया दुर्लभ (0.04–0.6%) लेकिन गंभीर जटिलता है, और प्रीऑपरेटिव बायोमैकेनिकल मूल्यांकन महत्वपूर्ण है4)

Pniakowska एवं अन्य (2023) की 17 संभावित अध्ययनों पर आधारित व्यवस्थित समीक्षा के अनुसार, बायोमैकेनिकल कमी LASIK (फ्लैप निर्माण के साथ स्ट्रोमल एब्लेशन) में सबसे अधिक है, उसके बाद SMILE (लेंटिक्यूल निष्कर्षण) और सतह एब्लेशन (PRK/LASEK) का स्थान है4)

पोस्टऑपरेटिव बायोमैकेनिक्स पर मुख्य निष्कर्ष:

  • फ्लैप मोटाई: LASIK में पतला फ्लैप बायोमैकेनिक्स को बेहतर बनाए रखता है4)
  • कैप मोटाई: SMILE में मोटी कैप (140 µm बनाम 110 µm) बायोमैकेनिकल संरक्षण के लिए फायदेमंद है4)
  • एब्लेशन मात्रा: हटाए गए कॉर्नियल ऊतक की मोटाई सीधे बायोमैकेनिकल शक्ति को प्रभावित करती है; एब्लेशन को कम करने की सिफारिश की जाती है7)
  • ऑप्टिकल ज़ोन व्यास: ऑप्टिकल ज़ोन का अनुचित विस्तार CRF में कमी का कारण बनता है और इसकी अनुशंसा नहीं की जाती है7)

सतही केराटेक्टॉमी के बाद CH और CRF के सामान्य औसत मान क्रमशः CH 8.68 ± 0.94 mmHg और CRF 8.39 ± 1.08 mmHg थे4)SMILE में, पोस्टऑपरेटिव 3 महीने में CH LASEK की तुलना में काफी अधिक बना रहा, लेकिन 3 वर्षों के बाद दोनों समूहों के बीच का अंतर गायब हो गया4)

बायोमैकेनिकल संकेतकों और टोपोग्राफी मापदंडों के संयोजन से अपवर्तक सर्जरी की पूर्वानुमान सटीकता में 25% से अधिक सुधार की सूचना दी गई है7)। कम कॉर्नियल कठोरता वाले रोगियों में पोस्टऑपरेटिव अवशिष्ट अपवर्तक त्रुटि का जोखिम 2-3 गुना अधिक होता है7)

अंतःनेत्र दबाव माप पर प्रभाव

Section titled “अंतःनेत्र दबाव माप पर प्रभाव”

गोल्डमैन एप्लानेशन टोनोमीटर (GAT) द्वारा अंतःनेत्र दबाव (IOP) माप कॉर्नियल मोटाई और बायोमैकेनिकल गुणों से प्रभावित होता है5)

एक्टेटिक कॉर्नियल रोगों या अपवर्तक सर्जरी के बाद कॉर्निया में, ऊतक पतला होने और बायोमैकेनिकल कमजोरी के कारण एप्लानेशन IOP कृत्रिम रूप से कम मापा जाता है5)। निम्नलिखित वैकल्पिक उपकरणों की सिफारिश की जाती है:

  • न्यूमोटोनोमीटर
  • कॉर्नियल मोटाई-सुधारित IOP (IOPcc)
  • डायनामिक कंटूर टोनोमीटर (DCT)
  • रिबाउंड टोनोमीटर

ORA द्वारा गणना की गई IOPcc, CCT और CH से कम प्रभावित होती है और वास्तविक IOP को अधिक सटीक रूप से दर्शाती है।

कॉर्नियल क्रॉस-लिंकिंग (CXL)

Section titled “कॉर्नियल क्रॉस-लिंकिंग (CXL)”

CXL एक उपचार है जो राइबोफ्लेविन और UVA के माध्यम से कॉर्नियल स्ट्रोमा में क्रॉस-लिंक को मजबूत करता है, और केराटोकोनस की प्रगति को रोकने में प्रभावी है6)। यह कॉर्निया की बायोमैकेनिकल कठोरता को बढ़ाता है, लेकिन प्रत्यक्ष अल्ट्रास्ट्रक्चरल स्तर पर क्रिया तंत्र के साक्ष्य पर्याप्त नहीं हैं6)

लार्किन एट अल. (2021) ने केरालिंक मल्टीसेंटर रैंडमाइज्ड नियंत्रित परीक्षण में युवा केराटोकोनस रोगियों में CXL की प्रभावशीलता की जांच की। नीदरलैंड में केराटोकोनस का प्रसार 1:375 है, और ऑस्ट्रेलिया में 20 वर्ष की आयु में 1:84 तक पहुँचता है6)CXL को अधिकांश वयस्कों में केराटोकोनस प्रगति को रोकने में प्रभावी बताया गया है, लेकिन विश्वास अंतराल व्यापक हैं और पूर्वाग्रह जोखिम भी बताया गया है6)

CXL के बाद SP-A1 बढ़ता है, और Corvis ST कॉर्नियल कठोरता में सुधार का वस्तुनिष्ठ मूल्यांकन कर सकता है1)। यह ध्यान देना आवश्यक है कि पर्याप्त कॉर्नियल मोटाई आवश्यक है; गंभीर पतलेपन के मामलों में, sub400 प्रोटोकॉल जैसी तकनीकों की सूचना दी गई है।

Q अपवर्तक सुधार सर्जरी में कौन सी तकनीक बायोमैकेनिक्स पर सबसे कम प्रभाव डालती है?
A

सतही उच्छेदन (PRK/LASEK) का बायोमैकेनिक्स पर सबसे कम प्रभाव होता है, उसके बाद SMILE और फिर LASIK का क्रम आता है4)SMILE में फ्लैप नहीं बनाया जाता, इसलिए कॉर्निया की पूर्वकाल सतह की संरचनात्मक अखंडता बेहतर बनी रहती है। LASIK में पतला फ्लैप और SMILE में मोटी कैप संरक्षण के लिए अनुकूल है।

6. पैथोफिजियोलॉजी और विस्तृत रोगजनन तंत्र

Section titled “6. पैथोफिजियोलॉजी और विस्तृत रोगजनन तंत्र”

कॉर्निया की सूक्ष्म संरचना और बायोमैकेनिक्स

Section titled “कॉर्निया की सूक्ष्म संरचना और बायोमैकेनिक्स”

कॉर्निया पाँच परतों (उपकला, बोमैन परत, स्ट्रोमा, डेसीमेट झिल्ली, एंडोथेलियम) से बना होता है, जिसमें लगभग 90% मोटाई वाला स्ट्रोमा बायोमैकेनिक्स को निर्धारित करता है1)। स्ट्रोमा टाइप I और V कोलेजन फाइबर और प्रोटीयोग्लाइकेन से बना होता है। कोलेजन फाइबर का अभिविन्यास, घनत्व और क्रॉस-लिंकिंग बायोमैकेनिकल गुणों को निर्धारित करने वाले प्रमुख कारक हैं।

कॉर्निया के यांत्रिक व्यवहार में निम्नलिखित विशेषताएँ हैं1):

  • अरैखिक प्रतिबल-विकृति प्रतिक्रिया: उच्च विकृति पर क्रमिक रूप से कठोर हो जाता है।
  • अरैखिक विस्कोइलास्टिक प्रतिक्रिया: प्रत्येक भार चक्र पर भिन्न हिस्टैरिसीस उत्पन्न होता है।
  • गहराई पर निर्भरता: पूर्वकाल स्ट्रोमा पश्च स्ट्रोमा की तुलना में अधिक मजबूत होता है।
  • क्षेत्रीय अंतर: कोलेजन फाइबर के अभिविन्यास और घनत्व में अंतर के कारण, पैरासेंट्रल और परिधीय क्षेत्र केंद्रीय क्षेत्र से भिन्न कठोरता दिखाते हैं।

क्षेत्रानुसार कठोरता का वितरण

Section titled “क्षेत्रानुसार कठोरता का वितरण”

Tahsini एट अल. (2025) ने SSI मानचित्र का उपयोग करके कॉर्निया को केंद्रीय, पैरासेंट्रल (4 क्षेत्र) और परिधीय (4 क्षेत्र) में 9 क्षेत्रों में विभाजित किया और क्षेत्र के अनुसार कठोरता का विश्लेषण किया। केंद्रीय और परिधीय क्षेत्रों की औसत SSI उच्च (1.153 ± 0.079) थी, जबकि पैरासेंट्रल क्षेत्रों की कम (0.890 ± 0.057) थी। विशेष रूप से निचला पैरासेंट्रल क्षेत्र (ज़ोन 4 और 5) सबसे कमजोर था, जिसमें SSI = 0.833 था3)

निचले पैरासेंट्रल क्षेत्र की कमजोरी इस नैदानिक तथ्य से मेल खाती है कि केराटोकोनस आमतौर पर निचले हिस्से में विकसित होता है3)। इससे पता चलता है कि यांत्रिक रूप से कमजोर क्षेत्रों में बायोमैकेनिकल विघटन होने की संभावना अधिक होती है।

ऊपरी पैरासेंट्रल क्षेत्र (SSI = 0.945) और निचले पैरासेंट्रल क्षेत्र (SSI = 0.833) के बीच भी एक महत्वपूर्ण अंतर पाया गया, नाक की ओर का क्षेत्र (SSI = 0.903) कान की ओर के क्षेत्र (SSI = 0.879) की तुलना में थोड़ा अधिक कठोरता दिखाता है3)

केराटोकोनस में बायोमैकेनिकल विघटन

Section titled “केराटोकोनस में बायोमैकेनिकल विघटन”

केराटोकोनस के प्रारंभिक चरण में, स्थानीय लोचदार मापांक में कमी होती है, जिससे कोलेजन फाइबर का टूटना और अध:पतन शुरू होता है7)। यह बायोमैकेनिकल विघटन चक्र शुरू करता है:

  1. स्थानीय लोचदार मापांक में कमी
  2. तनाव स्तर में वृद्धि और पुनर्वितरण
  3. कॉर्निया का तीव्र होना और पतला होना
  4. आगे यांत्रिक कमजोरी

रोगग्रस्त क्षेत्र में कोलेजन अपघटन में वृद्धि, केराटोसाइट्स का नुकसान, कोलेजन क्रॉस-लिंकिंग में कमी और तनाव-विकृति प्रतिक्रिया का महत्वपूर्ण कमजोर होना देखा जाता है। आनुवंशिकी, आँखें मलने की आदत, कॉन्टैक्ट लेंस से सूक्ष्म आघात और एटोपी को बायोमैकेनिकल अध:पतन में योगदान देने वाले कारकों के रूप में सूचीबद्ध किया गया है।

Q कॉर्निया का कौन सा भाग सबसे कमजोर है?
A

SSI मानचित्र विश्लेषण के अनुसार, निचला पैरासेंट्रल क्षेत्र सबसे कम कठोरता मान (SSI = 0.833) दिखाता है3)। यह क्षेत्र केराटोकोनस के पसंदीदा स्थान से मेल खाता है, और इसकी अंतर्निहित यांत्रिक कमजोरी रोग के विकास में योगदान कर सकती है।

7. नवीनतम शोध और भविष्य की संभावनाएँ

Section titled “7. नवीनतम शोध और भविष्य की संभावनाएँ”

SSI II मानचित्र (द्वि-आयामी कठोरता मैपिंग)

Section titled “SSI II मानचित्र (द्वि-आयामी कठोरता मैपिंग)”

SSI II (SSI मानचित्र) एक नई तकनीक है जो परिमित तत्व मॉडलिंग और कोलेजन फाइबर वितरण मॉडल पर आधारित है, जो कॉर्निया की सतह की कठोरता वितरण को द्वि-आयामी रूप से देखने में सक्षम बनाती है2)3)

Tahsini एट अल. (2025) ने SSI मानचित्र का उपयोग करके उम्र के साथ कॉर्नियल कठोरता में क्षेत्रीय परिवर्तनों का विश्लेषण किया। कठोरीकरण पहले से कठोर क्षेत्रों (परिधि: 0.0058 से 0.0067/वर्ष) में तेजी से और कमजोर क्षेत्रों (निचला पैरासेंट्रल: 0.0039/वर्ष) में धीरे-धीरे होता है। दाएं और बाएं आंख के SSI के बीच अत्यधिक उच्च सहसंबंध (पियर्सन r = 0.96) पाया गया3)

SSI मानचित्र केराटोकोनस के विकास और प्रगति के तंत्र को समझने और CXL उपचार के वैयक्तिकरण में उपयोगी होने की उम्मीद है। रोगी की आयु और कॉर्नियल क्षेत्र के अनुसार वैयक्तिकृत उपचार में अनुप्रयोग की संभावना है3)

कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI) द्वारा प्रारंभिक निदान

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AI और मशीन लर्निंग विधियों के आगमन से केराटोकोनस का पता लगाने की सटीकता में सुधार हुआ है2)

Wang एट अल. (2025) की समीक्षा के अनुसार, AI एल्गोरिदम प्रकट केराटोकोनस का पता लगाने में लगभग 98% सटीकता प्राप्त करते हैं, लेकिन उपनैदानिक (subclinical) प्रकार में केवल लगभग 90% तक सीमित हैं, जिससे छूटने का जोखिम बना रहता है2)

रैंडम फ़ॉरेस्ट विधि का उपयोग करके Pentacam HR और Corvis ST के मैट्रिक्स को एकीकृत करने वाले विश्लेषण में उपनैदानिक केराटोकोनस के वर्गीकरण के लिए 93% विशिष्टता और 86% संवेदनशीलता की सूचना दी गई है2)। बैकप्रोपेगेशन न्यूरल नेटवर्क का उपयोग करने वाले निदान मॉडल ने AUROC 0.877 प्राप्त किया, जो CBI (0.610) और TBI (0.659) से बेहतर FFKC का पता लगाने की क्षमता दर्शाता है2)

ब्रिलॉइन माइक्रोस्कोपी में प्रगति

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ब्रिलॉइन माइक्रोस्कोपी एक ऐसी तकनीक है जो कॉर्निया के त्रि-आयामी लोचदार मैपिंग को सक्षम बनाती है और ध्यान आकर्षित कर रही है1)CXL के बाद क्रॉसलिंकिंग प्रभाव की गहराई-वार मूल्यांकन और केराटोकोनस में स्थानीय कठोरता में कमी के दृश्यीकरण में इसकी उपयोगिता दिखाई गई है। AI एकीकरण द्वारा माप सटीकता में सुधार और नैदानिक व्यावहारिकता भविष्य की दिशा है1)

द्विनेत्री विषमता का उपयोग करके पता लगाना

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केराटोकोनस द्विपक्षीय रूप से होता है, लेकिन एक आंख स्पर्शोन्मुख (FFKC/VAE-NT) रह सकती है2)। एक आंख में नैदानिक केराटोकोनस वाले रोगियों की विपरीत आंख का बायोमैकेनिकल मूल्यांकन करके भविष्य में विकास के जोखिम की भविष्यवाणी करने के प्रयास किए जा रहे हैं। TBI VAE-NT आंखों में उच्च पहचान संवेदनशीलता दर्शाता है, और दोनों आंखों के बीच तुलना प्रारंभिक निदान के लिए एक सुराग हो सकती है2)


  1. Komninou MA, Seiler TG, Enzmann V. Corneal biomechanics and diagnostics: a review. Int Ophthalmol. 2024;44:132.
  2. Wang X, Maeno S, Wang Y, et al. Early diagnosis of keratoconus using corneal biomechanics and OCT derived technologies. Eye Vis (Lond). 2025;12:18.
  3. Tahsini V, Jiménez-García M, Makarem A, et al. Regional corneal biomechanics assessment as a function of age using Strain-Stress Index maps. Ophthalmic Physiol Opt. 2025;45:1773-1779.
  4. Pniakowska Z, Jurowski P, Wierzbowska J. Clinical evaluation of corneal biomechanics following laser refractive surgery in myopic eyes: a review of the literature. J Clin Med. 2023;12:243.
  5. American Academy of Ophthalmology Corneal/External Disease Preferred Practice Pattern Panel. Corneal Ectasia Preferred Practice Pattern. 2024.
  6. Larkin DFP, Chowdhury K, Burr JM, et al. Effect of corneal cross-linking versus standard care on keratoconus progression in young patients: The Keralink randomized controlled trial. Ophthalmology. 2021;128:1516-1526.
  7. Evidence-based guidelines for keratorefractive lens extraction. Ophthalmology. 2025;132(4):395-423.

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