Анализ формы роговицы (кератотопография) — это исследование, которое количественно измеряет кривизну и форму передней и задней поверхностей роговицы. Основными целями являются выявление и количественная оценка нерегулярного астигматизма роговицы, оценка прогрессирования заболевания и применение в рефракционной хирургии.
Исторически, в начале XVII века Шейнер использовал отражение роговицы для исследований, а диск Пласидо был введен в конце XIX века. Современные устройства используют концентрические кольца, щелевой свет или интерференционный свет для картирования всей роговицы с высокой точностью.
Кератотопография — это метод, который в основном использует отражение колец Пласидо для измерения формы (кривизны) передней поверхности роговицы. С другой стороны, кератотомография — это усовершенствованный метод, который с помощью камеры Шаймпфлюга или ОКТ переднего сегмента измеряет трехмерную структуру роговицы, включая переднюю и заднюю поверхности, а также толщину1). В клинической практике топографию и томографию комбинируют для комплексной оценки роговицы.
Кератотопография
Объект измерения : Форма передней поверхности роговицы
Принцип : В основном отражение колец Пласидо
Предоставляемые данные : Карта преломляющей силы роговицы (кривизна)
Преимущества : Высокая воспроизводимость и пространственное разрешение. Подходит для нормального и умеренного неправильного астигматизма.
Кератотомография
Объект измерения : Трехмерная структура передней и задней поверхностей роговицы
Принцип : Камера Шаймпфлюга или ОКТ переднего сегмента
Предоставляемые данные : Карты кривизны передней и задней поверхностей, элевации и толщины роговицы
Преимущества : Возможность оценки задней поверхности роговицы. Может измерять даже при помутнении или отеке1).
Топография — это метод, который в основном использует отражение колец Пласидо для измерения формы (кривизны) передней поверхности роговицы. С другой стороны, томография с помощью камеры Шаймпфлюга или ОКТ переднего сегмента измеряет трехмерную структуру роговицы, включая переднюю и заднюю поверхности, а также толщину. При кератоконусе изменения задней поверхности могут появляться раньше, чем передней, поэтому оценка с помощью томографии более важна.
Анализаторы топографии роговицы классифицируются на четыре основных типа по принципу измерения 1).
Кольца Майера (черно-белые концентрические круги) проецируются на переднюю поверхность роговицы (прекорнеальную слезную пленку), и по форме их отражения количественно измеряются радиус кривизны и преломляющая сила роговицы. Представительные аппараты: TMS (TOMEY), Atlas, Keratograph.
Преимущества: Высокое пространственное разрешение и воспроизводимость. Оптимально для измерения передней поверхности роговицы.
Ограничения: Подвержено влиянию нестабильности слезной пленки. Задняя поверхность роговицы не измеряется. Оценивается только около 60% поверхности роговицы, что ограничивает выявление периферических поражений 6). При выраженных аномалиях формы роговицы визуализация колец Майера затруднена.
Изображение Майера колец Пласидо позволяет качественно оценить неровности роговицы без измерительного прибора, что особенно полезно у детей и некооперативных пациентов 4).
Камера Шаймпфлюг фотографирует вращающийся щелевой свет и реконструирует трехмерную структуру передней и задней поверхностей роговицы. Возможно измерение формы передней и задней поверхностей, толщины роговицы, а также общей преломляющей силы и аберраций высшего порядка роговицы 1). Представительные аппараты: Pentacam (OCULUS), Galilei (двойной Шаймпфлюг + Пласидо), Sirius (Шаймпфлюг + Пласидо).
Преимущества: Одновременное получение кривизны передней и задней поверхностей, элевации и карты толщины роговицы.
Ограничения: Ослепление во время измерения; при помутнениях роговицы рассеяние затрудняет визуализацию срезов.
Анализ с использованием интерференционного света уменьшает влияние слезы и помутнений, а также позволяет получать информацию о периферии. SS-OCT (длина волны 1310 нм) представлен CASIA2 (TOMEY) с широким диапазоном измерения, позволяющим визуализировать всю роговицу на одном изображении. SD-OCT (длина волны 840 нм) обеспечивает высокое разрешение.
Преимущества: Бесконтактный, быстрый, возможна оценка даже при помутнениях роговицы. Малое влияние слезной пленки.
Ограничение: Не подходит для оценки разрыва слезной пленки (синдром сухого глаза).
Комбинируя устройство типа Пласидо (измерение формы роговицы и аберраций) и метод Хартманна-Шэка (измерение аберраций рефракционной системы с помощью датчика волнового фронта), можно сравнивать данные рефракции роговицы и данные рефракции глаза.
Характеристики каждого устройства приведены ниже.
| Устройство | Принцип измерения | Передняя поверхность | Задняя поверхность | Толщина роговицы |
|---|---|---|---|---|
| Тип Пласидо | Отражение колец | ○ | × | × |
| Тип Шаймпфлюга | Вращающаяся щель | ○ | ○ | ○ |
| ОКТ переднего сегмента | Световая интерференция | ○ | ○ | ○ |
Зафиксируйте голову пациента на подбороднике и упоре для лба, попросите его смотреть прямо на фиксационную лампу. Настройка фокуса и центрирования напрямую влияет на точность измерения. Поощряйте достаточное открытие век, чтобы минимизировать влияние век. Сделайте не менее двух снимков для проверки воспроизводимости.
Период отказа от контактных линз: Контактные линзы временно изменяют форму роговицы. Для получения точных данных необходимо прекратить ношение жестких (RGP) линз не менее чем на 2 недели, а мягких линз — не менее чем на 1 неделю. При оценке пригодности к рефракционной хирургии рекомендуется проводить несколько измерений после отказа от линз и проверять воспроизводимость6).
При проверке результатов сначала убедитесь, что фокус и центрирование находятся в допустимом диапазоне, и что автоматическая оцифровка не ошибочно распознала разные кольца. Затем оцените цветовую карту для шкалы мощности.
Для количественной оценки формы роговицы используются следующие индексы.
| Индекс | Значение |
|---|---|
| SimK (Симулированная кератометрия) | Наивысшее значение среди средних значений колец 6–8 меридиана роговицы |
| SimK1/Ks | Сильный главный меридиан |
| SimK2/Kf | Меридиан, ортогональный SimK1 |
| AveK (Средняя кератометрия) | Среднее SimK1 и SimK2 |
| MinK (Минимальная кератометрия) | Слабый главный меридиан |
| SAI (Индекс асимметрии поверхности) | Показатель симметрии формы роговицы |
| SRI (Индекс регулярности поверхности) | Показатель локальной однородности роговицы |
| PVA (Потенциальная острота зрения) | Корригированная острота зрения, прогнозируемая по SRI |
Карта силы (аксиальная / тангенциальная / рефракционная) : Отображает преломляющую силу роговицы в цветовом коде. Аксиальная сила основана на наклоне, устойчива к шуму и подходит для общей оценки астигматизма. Тангенциальная (мгновенная) сила отражает локальную кривизну и отлично подходит для идентификации вершины кератоконуса. Рефракционная сила отражает оптические свойства на основе закона Снеллиуса.
Карта высоты (элевации) : Отображает разницу между поверхностью роговицы и эталонной сферой в виде высоты. Изолированные возвышения на передней и задней поверхностях являются важными индикаторами эктазии роговицы 6). Карта высоты задней поверхности демонстрирует высокую чувствительность и специфичность для выявления скрытого кератоконуса 6).
Пахиметрическая карта : Отображает распределение толщины роговицы. В нормальной роговице центр самый тонкий, а толщина постепенно увеличивается к периферии. Эксцентричность самого тонкого участка указывает на эктазию роговицы.
Жесткие (RGP) линзы необходимо снимать как минимум на 2 недели, мягкие линзы — как минимум на 1 неделю. Контактные линзы временно изменяют форму роговицы, поэтому, особенно при определении показаний к рефракционной хирургии, рекомендуется проводить несколько измерений после прекращения ношения для подтверждения воспроизводимости 6).
Кератотопография является золотым стандартом для раннего скрининга подозрительных случаев кератоконуса 6). Начальный кератоконус часто может выглядеть нормальным при биомикроскопии с щелевой лампой, и топография может быть единственной подсказкой.
Признаки при Placido-топографии : неправильность центральных колец, невозможность проецирования периферических колец, большой асимметричный компонент. Нижнее уплощение (соотношение I-S ≥ 1,2) и наклон радиальной оси ≥ 21° являются типичными паттернами 6). В качестве скрининговых индексов используются методы Klyce/Maeda и Smolek/Klyce.
Признаки при Scheimpflug-камере : нижнее смещение выступа задней поверхности роговицы и истончение роговицы могут быть обнаружены на ранней стадии. Карта задней элевации может появиться раньше передних изменений.
ОКТ переднего сегмента : позволяет оценить истончение стромы роговицы и центрально-нижнее конусовидное выпячивание с разрешением около 10 мкм.
Belin-Ambrosio enhanced ectasia display — это функция Pentacam, которая интегрирует пространственный профиль толщины роговицы (CTSP), процентное увеличение толщины (PTI) и отклонения передней и задней элевации, повышая точность скрининга эктазии роговицы 5). Томографический и биомеханический индекс (TBI) в сочетании с Corvis ST позволяет проводить комплексный скрининг с учетом биомеханики роговицы 5).
При боковом уплощении (височный кератоконус) стандартное соотношение I-S может находиться в пределах нормы. У 14-летнего пациента с помощью Pentacam было обнаружено височное уплощение и истончение, и соотношение T-N (височно-носовое) было полезным для диагностики 3). Это указывает на важность многомерной оценки, а не только соотношения I-S.
При пеллюцидной краевой дегенерации (PMD) обнаруживается характерный паттерн нижнего уплощения, называемый «клешня омара» (lobster claw). У подростка Belin-Ambrosio enhanced ectasia display и оценка биомеханики роговицы с помощью Corvis ST были полезны для диагностики 5).
Система классификации ABCD используется для оценки прогрессирования эктазии роговицы. Она состоит из следующих четырех компонентов 6):
Определение прогрессирования — подтверждение двух или более из следующих признаков: уплощение передней поверхности, уплощение задней поверхности и истончение6). У детей и молодых людей прогрессирование по данным томографии подтверждено в 77% глаз7), поэтому регулярное наблюдение важно.
Топография роговицы является золотым стандартом для раннего скрининга кератоконуса6). Даже при начальном кератоконусе, который выглядит нормальным при осмотре с помощью щелевой лампы, топография может выявить характерные паттерны, такие как нижнее уплощение. Сочетание с томографией (Pentacam и др.) позволяет оценить изменения задней поверхности роговицы и провести комплексную оценку с помощью отображения Белина-Амброзио, что обеспечивает еще более раннее выявление.
При подтверждении прогрессирования по классификации ABCD показано кросс-линкинг роговицы (CXL). После CXL наблюдение каждые 6 месяцев – 1 год для подтверждения остановки прогрессирования. Для оценки формы роговицы после CXL также используются топография и томография.
Исключение латентной эктазии роговицы необходимо для определения показаний к рефракционной хирургии6). Если при топографическом скрининге выявлены аномалии, операцию отменяют и рассматривают жесткие контактные линзы или трансплантацию роговицы.
PRK и SMILE имеют более низкий риск послеоперационной эктазии роговицы по сравнению с LASIK6). После операции топография используется для оценки диоптрических изменений роговицы и выявления децентрированной абляции.
При топографически направленной LASIK (CONTOURA и др.) данные передней поверхности роговицы, полученные с помощью Topolyzer Vario, напрямую определяют паттерн лазерного воздействия2). Предложена номограмма 3Z для устранения несоответствий между субъективным рефракционным астигматизмом и топографическим астигматизмом2).
Топография используется для оценки нерегулярного астигматизма роговицы перед операцией по удалению катаракты. Она способствует повышению точности установки оси торических ИОЛ. Также используется для оценки астигматизма после трансплантации роговицы, подбора контактных линз и оценки изменений формы роговицы при птеригиуме.
Кроме того, сообщалось, что при оценке нерегулярного астигматизма, вызванного субэпителиальными инфильтратами (SEI) после аденовирусного конъюнктивита, муаровое изображение колец Пласидо более чувствительно выявляет неровности поверхности, чем цветовая карта SS-OCT4). Серийная фотография колец Пласидо также была полезна для мониторинга лечения глазными каплями такролимуса4).
В топографии роговицы используются три типа определений роговичной силы.
Аксиальная сила (сагиттальная сила) : Pa = (n-1)/d. Рассчитывается по расстоянию d от нормали в точке измерения до опорной оси. Устойчива к шуму благодаря наклону, расширяет измерение, аналогичное кератометру, на более широкую область.
Мгновенная сила (тангенциальная сила) : Pi = (n-1)/r. Рассчитывается по локальному радиусу кривизны r в точке измерения. Более точно отражает локальные изменения формы, но чувствительна к шуму.
Рефракционная сила (фокальная сила) : Pr = n/f. Основана на фокусном расстоянии f. Наиболее точно отражает оптические свойства в соответствии с законом Снелла.
Автокератометры и устройства с диском Пласидо измеряют только переднюю поверхность роговицы и не учитывают заднюю. Предполагая, что формы передней и задней поверхностей пропорциональны, для расчета общей преломляющей силы роговицы используется кератометрический индекс (обычно 1,3375). Это допущение в целом верно для нормальных роговиц, но после рефракционной хирургии или при эктазии роговицы пропорциональность между передней и задней поверхностями нарушается, что приводит к ошибкам1).
В принципе Шаймпфлюга плоскость линзы и плоскость изображения настраиваются так, чтобы касательные к плоскости объекта, плоскости линзы и плоскости изображения пересекались в одной точке (точке Шаймпфлюга), что позволяет получить сфокусированное изображение даже для неплоских объектов1). Этот принцип позволяет получать изображение поперечного сечения роговицы в щелевом свете без искажений.
Комбинируя анализ формы роговицы и анализ аберраций волнового фронта, можно количественно оценить как сферические и цилиндрические аберрации (аберрации второго порядка), так и аберрации высшего порядка (кома, сферическая аберрация и т.д.). Аберрации раскладываются в полиномы Цернике и количественно выражаются в виде СКО (среднеквадратичного значения). Для кератоконуса характерно значительное увеличение вертикальной комы6). Некоторые устройства могут одновременно выполнять топографию и анализ аберраций1).
В последние годы появились комбинированные устройства, объединяющие топографию/томографию и биометрические измерения (длина оси, глубина передней камеры и т.д.) 1). Была предложена концепция общей преломляющей силы роговицы (Total Corneal Refractive Power) для расчета силы интраокулярной линзы, и ожидается повышение точности расчета, особенно при хирургии катаракты после рефракционной хирургии 1).
Исследования по анализу формы роговицы с использованием ИИ (машинное обучение/глубокое обучение) продолжаются. Рассматривается применение для автоматического выявления кератоконуса и прогнозирования его прогрессирования по данным топографии, но в настоящее время это находится на стадии исследований.
Сообщения об атипичных случаях височного кератоконуса (temporal keratoconus) 3) демонстрируют важность многомерной оценки, включающей не только стандартное соотношение I-S, но и соотношение T-N. Переоценка дисков Пласидо показывает, что качественная оценка может быть простым скрининговым средством для аномалий поверхности роговицы даже в условиях отсутствия сложного оборудования 4).
- Kanclerz P, Khoramnia R, Wang X. Current developments in corneal topography and tomography. Diagnostics. 2021;11:1466.
- Khamar P, Shetty R, Annavajjhala S, et al. Impact of crossplay between ocular aberrations and depth of focus in topo-guided laser-assisted in situ keratomileusis outcomes. Indian J Ophthalmol. 2023;71:467-475.
- Zhang LJ, Traish AS, Dohlman TH. Temporal keratoconus in a pediatric patient. Am J Ophthalmol Case Rep. 2023;32:101900.
- Toyokawa N, Araki-Sasaki K, Kimura H, et al. Evaluating anterior corneal surface using Placido ring mires for irregular astigmatism in refractory corneal subepithelial infiltrates after adenoviral conjunctivitis. BMC Ophthalmol. 2024;24:515.
- Nelapatla GI, Chaurasia S. Pellucid marginal corneal degeneration in a teenager. BMJ Case Rep. 2022;15:e248599.
- American Academy of Ophthalmology Corneal/External Disease Preferred Practice Pattern Panel. Corneal Ectasia Preferred Practice Pattern. San Francisco, CA: American Academy of Ophthalmology; 2024.
- Meyer JJ, Gokul A, Vellara HR, et al. Progression of keratoconus in children and adolescents. Br J Ophthalmol. 2023;107:176-180.
