Đo bản đồ địa hình giác mạc (corneal topography) là kỹ thuật kiểm tra không xâm lấn đo lường và trực quan hóa hình dạng bề mặt trước của giác mạc một cách định lượng. Các nghiên cứu ban đầu của Scheiner vào đầu thế kỷ 17 sử dụng phản xạ từ giác mạc được coi là bản đồ địa hình sớm nhất, và một bước tiến lớn đã đạt được vào cuối thế kỷ 19 với sự ra đời của đĩa Placido.
Chụp cắt lớp giác mạc (corneal tomography) là công nghệ tiên tiến đo cấu trúc ba chiều bao gồm hình dạng bề mặt sau của giác mạc và sự phân bố độ dày giác mạc, ngoài bề mặt trước1). Trên lâm sàng, bản đồ địa hình và chụp cắt lớp được kết hợp để đánh giá toàn diện giác mạc.
Đo bản đồ địa hình giác mạc
Đối tượng đo: Hình dạng bề mặt trước của giác mạc
Nguyên lý: Chủ yếu là phản xạ vòng Placido
Dữ liệu cung cấp: Bản đồ công suất khúc xạ giác mạc (độ cong)
Ưu điểm: Độ tái lập cao và độ phân giải không gian. Phù hợp với loạn thị không đều từ bình thường đến trung bình
Chụp cắt lớp giác mạc
Đối tượng đo: Cấu trúc ba chiều của bề mặt trước và sau giác mạc
Nguyên lý: Máy ảnh Scheimpflug hoặc OCT đoạn trước
Dữ liệu cung cấp: Bản đồ độ cong mặt trước và mặt sau, độ cao và độ dày giác mạc
Ưu điểm: Có thể đánh giá mặt sau giác mạc. Có thể đo được ngay cả khi có đục hoặc phù nề 1)
Chụp bản đồ giác mạc là kỹ thuật chủ yếu sử dụng phản xạ vòng Placido để đo hình dạng (độ cong) của mặt trước giác mạc. Trong khi đó, chụp cắt lớp giác mạc sử dụng máy ảnh Scheimpflug hoặc OCT đoạn trước để đo cấu trúc ba chiều của giác mạc bao gồm mặt trước, mặt sau và độ dày. Trong bệnh giác mạc hình chóp, những thay đổi ở mặt sau có thể xuất hiện trước mặt trước, do đó đánh giá bằng chụp cắt lớp quan trọng hơn.
Các chỉ định lâm sàng chính của chụp bản đồ và chụp cắt lớp giác mạc được trình bày dưới đây.
Sàng lọc và theo dõi bệnh giác mạc hình chóp: Chụp bản đồ giác mạc là tiêu chuẩn vàng để sàng lọc sớm các trường hợp nghi ngờ giác mạc hình chóp 6). Giác mạc hình chóp giai đoạn đầu thường trông bình thường khi khám bằng đèn khe, và bản đồ giác mạc có thể là manh mối duy nhất. Mô hình điển hình là độ cong phía dưới (tỷ lệ I-S ≥1,2) và độ lệch trục xuyên tâm trên 21° 6). Ở trẻ em và thanh thiếu niên, 77% mắt có tiến triển trên chụp cắt lớp 7), do đó cần theo dõi định kỳ. Các trường hợp không điển hình như độ cong bên (giác mạc hình chóp thái dương) cũng đã được báo cáo 3). Ở một bệnh nhân 14 tuổi, độ cong và mỏng phía thái dương được phát hiện bằng Pentacam, và tỷ lệ T-N (thái dương-mũi) hữu ích cho chẩn đoán thay vì tỷ lệ I-S 3).
Chẩn đoán thoái hóa rìa trong suốt (PMD): Trong thoái hóa rìa trong suốt, chụp bản đồ giác mạc phát hiện mô hình độ cong phía dưới đặc trưng gọi là mô hình càng tôm hùm. Ở một trường hợp thanh thiếu niên bị thoái hóa rìa trong suốt, đánh giá cơ sinh học giác mạc bằng Belin-Ambrosio enhanced ectasia display và Corvis ST hữu ích cho chẩn đoán 5).
Lập kế hoạch phẫu thuật khúc xạ và đánh giá sau phẫu thuật: Trong đánh giá chỉ định phẫu thuật khúc xạ, việc loại trừ giãn giác mạc tiềm ẩn là rất cần thiết 6). Sau phẫu thuật, nó được sử dụng để đánh giá sự thay đổi đi-ốp do giác mạc tạo ra, phát hiện cắt lệch tâm hoặc cắt không đủ. Trong LASIK hướng dẫn bản đồ (như CONTOURA), dữ liệu mặt trước giác mạc thu được từ Topolyzer Vario trực tiếp xác định mô hình chiếu laser 2).
Đánh giá bề mặt giác mạc không đều: Hình ảnh vòng Placido hữu ích trong đánh giá loạn thị không đều do thâm nhiễm dưới biểu mô sau viêm kết mạc adenovirus, và các bất thường bề mặt tinh vi khó phát hiện trên bản đồ màu SS-OCT có thể được hình dung dưới dạng biến dạng vòng4).
Chỉ định khác: Cũng được sử dụng để đánh giá loạn thị sau phẫu thuật đục thủy tinh thể và ghép giác mạc, điều chỉnh kính áp tròng, và đánh giá thay đổi hình dạng giác mạc do mộng thịt và đục giác mạc.
Máy phân tích hình dạng giác mạc được phân loại thành ba loại chính dựa trên nguyên lý đo1).
Các vòng đồng tâm (đĩa Placido) được chiếu lên lớp phim nước mắt của giác mạc trước, và độ cong giác mạc được tính từ hình dạng ảnh phản chiếu. Có loại hình nón lớn (TMS, Atlas, v.v.) và hình nón nhỏ (Keratograph, v.v.), và loại LED màu (Cassini) cũng đã xuất hiện1).
Ưu điểm: Độ phân giải không gian cao và độ lặp lại tốt. Tối ưu cho đo bề mặt trước giác mạc.
Hạn chế: Bị ảnh hưởng bởi sự bất ổn của lớp phim nước mắt. Không đo được bề mặt sau giác mạc. Chỉ đánh giá khoảng 60% bề mặt giác mạc, với hạn chế trong phát hiện tổn thương ngoại vi (ví dụ thoái hóa rìa trong suốt)6).
Hình ảnh mire vòng Placido có thể được sử dụng để đánh giá định tính sự bất thường giác mạc mà không cần thiết bị kiểm tra, đặc biệt hữu ích ở bệnh nhi và bệnh nhân không hợp tác4).
Hình ảnh Scheimpflug với ánh sáng khe xoay được chụp để tái tạo cấu trúc ba chiều của bề mặt trước và sau giác mạc1). Thiết bị tiêu biểu: Pentacam (Scheimpflug xoay đơn), Galilei (Scheimpflug kép + Placido), Sirius (Scheimpflug + Placido)1).
Ưu điểm: Có thể đồng thời thu được độ cong bề mặt trước và sau, độ cao và bản đồ độ dày giác mạc.
Hạn chế: Không thể quan sát mô không truyền sáng. Góc tiền phòng khó chụp do ánh sáng chiếu xiên. Vấn đề độ chính xác hiệu chỉnh do ảnh hưởng của bề mặt khúc xạ.
| Thiết bị | Nguyên lý đo | Bề mặt trước | Bề mặt sau | Độ dày giác mạc |
|---|---|---|---|---|
| Placido | Phản xạ vòng | ○ | × | × |
| Scheimpflug | Khe quay | ○ | ○ | ○ |
| AS-OCT | Giao thoa ánh sáng | ○ | ○ | ○ |
Tái tạo cấu trúc ba chiều của giác mạc từ hình ảnh cắt ngang OCT 1). SS-OCT (bước sóng 1.310 nm, CASIA, v.v.) có phạm vi đo rộng và có thể hiển thị toàn bộ giác mạc trên một màn hình. SD-OCT (bước sóng 840 nm) có phạm vi đo hẹp nhưng đạt độ phân giải cao.
Ưu điểm: Có thể phân tích hình dạng giác mạc ngay cả khi có đục hoặc phù. Không tiếp xúc và nhanh chóng. Ít bị ảnh hưởng bởi lớp nước mắt. Có thể chụp trong điều kiện tối.
Belin-Ambrosio enhanced ectasia display là một chức năng trên Pentacam hiển thị tích hợp hồ sơ không gian của độ dày giác mạc và độ lệch độ cao mặt trước và mặt sau, cải thiện độ chính xác của sàng lọc giãn giác mạc 5).
Cố định đầu bệnh nhân vào tựa cằm và trán, hướng dẫn nhìn vào đèn cố định. Chỉnh tiêu cự và căn giữa rồi chụp. Chú ý đến cố định kém, áp lực nhãn cầu không chủ ý hoặc biến dạng giác mạc do nâng mi. Chụp ít nhất hai lần để kiểm tra độ tái lập. Đối với người đeo kính áp tròng, khuyến cáo ngừng đeo từ hai tuần trở lên 6).
Bản đồ công suất (axial / tangential / refractive): Hiển thị công suất khúc xạ giác mạc bằng mã màu. Công suất trục (axial) dựa trên độ nghiêng và chống nhiễu. Công suất tiếp tuyến (tangential/instantaneous) phản ánh độ cong cục bộ và vượt trội trong việc xác định đỉnh của giác mạc hình nón. Công suất khúc xạ (refractive) phản ánh đặc tính quang học dựa trên định luật Snell.
Bản đồ độ cao: Hiển thị sự khác biệt giữa bề mặt giác mạc và một mặt cầu tham chiếu dưới dạng chiều cao. Các độ cao biệt lập trên bề mặt trước và sau là chỉ số quan trọng của giãn giác mạc 6). Bản đồ độ cao mặt sau cho thấy độ nhạy và độ đặc hiệu cao trong phát hiện giác mạc hình nón tiềm ẩn 6).
Bản đồ độ dày giác mạc (pachymetry): Hiển thị phân bố độ dày giác mạc. Ở giác mạc bình thường, vùng trung tâm mỏng nhất và tăng dần về phía ngoại vi. Sự lệch tâm của vùng mỏng gợi ý giãn giác mạc.
| Bản đồ | Sử dụng chính | Đặc điểm |
|---|---|---|
| Công suất trục (Axial power) | Đánh giá loạn thị tổng thể | Chống nhiễu |
| Công suất tiếp tuyến | Phát hiện thay đổi cục bộ | Hữu ích để xác định đỉnh hình nón |
| Độ cao | Sàng lọc giãn mỏng giác mạc | Mặt sau là chỉ số sớm |
Kính áp tròng (đặc biệt là kính cứng) làm thay đổi tạm thời hình dạng giác mạc, do đó cần có thời gian ngừng đeo để thu được dữ liệu địa hình chính xác. Thông thường, kính mềm cần ngừng ít nhất 2 tuần, kính cứng cần thời gian dài hơn (2-4 tuần). Trong các tình huống quan trọng như đánh giá phẫu thuật khúc xạ, cần tuân thủ nghiêm ngặt thời gian ngừng đeo.
Có ba định nghĩa về công suất giác mạc được sử dụng trong đo bản đồ giác mạc.
Công suất trục (công suất sagittal): Pa = (n-1)/d. Được tính từ khoảng cách d từ trục tham chiếu đến pháp tuyến tại điểm đo. Chống nhiễu dựa trên độ dốc. Mở rộng phép đo tương đương với máy đo độ cong giác mạc ra một vùng rộng.
Công suất tức thời (công suất tiếp tuyến): Pi = (n-1)/r. Được tính từ bán kính cong cục bộ r tại điểm đo. Phản ánh chính xác hơn các thay đổi hình dạng cục bộ nhưng nhạy với nhiễu.
Công suất khúc xạ (công suất tiêu cự): Pr = n/f. Dựa trên tiêu cự f. Phản ánh chính xác nhất các đặc tính quang học dựa trên định luật Snell.
Trong máy đo độ cong giác mạc tự động và thiết bị Placido, chỉ đo bề mặt trước của giác mạc mà không xét đến bề mặt sau. Giả định rằng hình dạng bề mặt trước và sau tỷ lệ thuận với nhau, chỉ số keratometric (thường là 1,3375) được sử dụng thay cho chiết suất của nhu mô giác mạc để tính công suất toàn bộ giác mạc. Giả định này nhìn chung đúng với giác mạc bình thường, nhưng sau phẫu thuật khúc xạ hoặc trong bệnh giãn giác mạc, tỷ lệ giữa bề mặt trước và sau bị phá vỡ, dẫn đến sai số1).
Trong chụp ảnh lý tưởng, mặt phẳng thấu kính và mặt phẳng ảnh song song, nhưng đối với các vật thể không phẳng như giác mạc, xảy ra biến dạng ảnh. Trong nguyên lý Scheimpflug, mặt phẳng ảnh và mặt phẳng thấu kính được điều chỉnh sao cho các tiếp tuyến từ mặt phẳng vật thể, mặt phẳng thấu kính và mặt phẳng ảnh giao nhau tại một điểm (điểm giao Scheimpflug), cho phép thu được ảnh nét ngay cả với vật thể không phẳng1). Nguyên lý này cho phép chụp ảnh mặt cắt giác mạc bằng ánh sáng khe mà không bị biến dạng.
Bằng cách kết hợp phân tích hình dạng giác mạc và phân tích quang sai sóng, có thể đánh giá định lượng các quang sai bậc cao (như quang sai sao chổi và quang sai cầu) ngoài các quang sai cầu và trụ (quang sai bậc hai). Các quang sai được khai triển bằng đa thức Zernike và được định lượng dưới dạng giá trị RMS (căn bậc hai trung bình). Trong bệnh giác mạc hình nón, sự gia tăng đáng kể quang sai sao chổi dọc là đặc trưng6). Một số thiết bị có thể thực hiện phân tích bản đồ và quang sai đồng thời1).
Trong những năm gần đây, các thiết bị kết hợp tích hợp đo bản đồ/chụp cắt lớp với đo sinh trắc (chiều dài trục, độ sâu tiền phòng, v.v.) đã xuất hiện1). Khái niệm Công suất khúc xạ toàn bộ giác mạc (Total Corneal Refractive Power) đã được đề xuất trong tính toán công suất thủy tinh thể nhân tạo, và dự kiến sẽ cải thiện độ chính xác tính toán công suất trong phẫu thuật đục thủy tinh thể, đặc biệt sau phẫu thuật khúc xạ1).
Phẫu thuật cắt mô tùy chỉnh dựa trên dữ liệu địa hình đã trở nên phổ biến trong phẫu thuật khúc xạ. Dữ liệu bề mặt trước giác mạc thu được từ Topolyzer Vario trực tiếp xác định mẫu chiếu laser cho phẫu thuật CONTOURA 2). Một biểu đồ 3Z đã được đề xuất để xử lý sự không khớp giữa giá trị loạn thị từ khám khúc xạ chủ quan và giá trị địa hình 2). Sự kết hợp giữa PTK + PRK hướng dẫn địa hình cho sẹo giác mạc cũng đã được báo cáo.
Màn hình giãn giác mạc tăng cường Belin-Ambrosio tích hợp hồ sơ độ dày giác mạc không gian (CTSP) và phần trăm tăng độ dày (PTI) để cải thiện độ chính xác phát hiện keratoconus tiềm ẩn 5). Chỉ số chụp cắt lớp và cơ sinh học (TBI) kết hợp với Corvis ST cho phép sàng lọc toàn diện có xem xét đến cơ sinh học giác mạc 5). Báo cáo về keratoconus thái dương như một trường hợp không điển hình 3) cho thấy tầm quan trọng của đánh giá đa góc bao gồm tỷ lệ T-N ngoài tỷ lệ I-S tiêu chuẩn.
Trong đánh giá loạn thị không đều do thâm nhiễm dưới biểu mô (SEI) sau adenovirus, đã có báo cáo rằng hình ảnh vòng Placido (hình Meyer) phát hiện bất thường bề mặt nhạy hơn so với bản đồ màu SS-OCT 4). Chụp ảnh tuần tự vòng Placido cũng hữu ích để theo dõi điều trị bằng thuốc nhỏ mắt tacrolimus 4). Ngay cả trong môi trường không có thiết bị tiên tiến, đánh giá định tính hình ảnh vòng Placido có thể là một công cụ sàng lọc đơn giản và hiệu quả cho các bất thường bề mặt giác mạc.
Có, địa hình giác mạc là tiêu chuẩn vàng để sàng lọc sớm keratoconus. Ngay cả ở giai đoạn đầu của keratoconus trông bình thường khi khám bằng đèn khe, địa hình có thể phát hiện các mô hình đặc trưng như độ dốc phía dưới. Hơn nữa, sử dụng kết hợp chụp cắt lớp (ví dụ Pentacam) cho phép đánh giá toàn diện các thay đổi bề mặt sau giác mạc và hiển thị Belin-Ambrosio, giúp cải thiện phát hiện sớm.
- 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.
