Xét nghiệm phân tích hình dạng giác mạc (bản đồ địa hình giác mạc) là xét nghiệm đo lường định lượng độ cong và hình dạng của bề mặt trước và sau giác mạc. Các mục tiêu chính là phát hiện và định lượng loạn thị không đều của giác mạc, đánh giá tiến triển bệnh và ứng dụng trong phẫu thuật khúc xạ.
Về mặt lịch sử, vào đầu thế kỷ 17, Scheiner đã tiến hành nghiên cứu sử dụng phản xạ giác mạc, và vào cuối thế kỷ 19, đĩa Placido được giới thiệu. Các thiết bị hiện đại sử dụng vòng tròn đồng tâm, ánh sáng khe hoặc ánh sáng giao thoa, và có thể lập bản đồ toàn bộ giác mạc với độ chính xác cao.
Đo bề mặt giác mạc (topography) là kỹ thuật chủ yếu đo hình dạng (độ cong) của bề mặt trước giác mạc bằng cách sử dụng phản xạ của các vòng Placido. Mặt khác, Chụp cắt lớp giác mạc (tomography) là kỹ thuật tiên tiến đo cấu trúc ba chiều của giác mạc bao gồm bề mặt trước, bề mặt sau và độ dày bằng cách sử dụng máy ảnh Scheimpflug hoặc OCT đoạn trước1). Trên lâm sàng, đo bề mặt và chụp cắt lớp được kết hợp để đánh giá giác mạc toàn diện.
Đo bề mặt giác mạc
Đối tượng đo: Hình dạng bề mặt trước 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 nhẹ 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 trước và sau, bản đồ độ cao, bản đồ độ dày giác mạc
Ưu điểm: Có thể đánh giá bề mặt sau giác mạc. Có thể đo được ngay cả khi có đục hoặc phù nề1)
Đo bề mặt là kỹ thuật chủ yếu đo hình dạng (độ cong) của bề mặt trước giác mạc bằng cách sử dụng phản xạ vòng Placido. Mặt khác, chụp cắt lớp sử dụng máy ảnh Scheimpflug hoặc OCT đoạn trước để đo cấu trúc ba chiều của giác mạc bao gồm bề mặt trước, bề mặt sau và độ dày. Trong bệnh giác mạc hình chóp, những thay đổi ở bề mặt sau có thể xuất hiện trước bề mặt trước, do đó đánh giá bằng chụp cắt lớp quan trọng hơn.
Máy phân tích hình dạng giác mạc được phân loại thành bốn loại chính dựa trên nguyên lý đo 1).
Các vòng Maier (vòng tròn đồng tâm đen trắng) được chiếu lên bề mặt trước của giác mạc (lớp nước mắt trước giác mạc), và bán kính cong cũng như công suất khúc xạ của giác mạc được đo định lượng từ hình dạng của ảnh phản xạ. Thiết bị đại diện: TMS (TOMEY), Atlas, Keratograph.
Ưu điểm: Độ phân giải không gian cao và khả năng tái lập. Tối ưu để đo bề mặt trước giác mạc.
Hạn chế: Bị ảnh hưởng bởi sự bất ổn của lớp nước mắt. Không thể đo bề mặt sau giác mạc. Chỉ đánh giá được khoảng 60% bề mặt giác mạc, hạn chế phát hiện tổn thương ngoại vi 6). Trong các bất thường hình dạng giác mạc nghiêm trọng, việc chụp ảnh các vòng Maier trở nên khó khăn.
Hình ảnh Maier của các vòng Placido có thể đánh giá định tính sự bất thường của giác mạc mà không cần thiết bị kiểm tra, đặc biệt hữu ích ở bệnh nhân nhi hoặc bệnh nhân không hợp tác 4).
Ánh sáng khe quay được chụp bằng máy ảnh Scheimpflug để tái tạo cấu trúc ba chiều của bề mặt trước và sau giác mạc. Có thể đo hình dạng bề mặt trước và sau giác mạc, độ dày giác mạc, cũng như công suất khúc xạ tổng thể và quang sai bậc cao của giác mạc 1). Thiết bị đại diện: Pentacam (OCULUS), Galilei (Scheimpflug kép + Placido), Sirius (Scheimpflug + Placido).
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: Chói mắt trong quá trình đo, và trong trường hợp đục giác mạc, việc chụp ảnh mặt cắt trở nên khó khăn do tán xạ.
Sử dụng phân tích bằng ánh sáng giao thoa, ít bị ảnh hưởng bởi nước mắt và độ đục, và có thể thu được thông tin từ các vùng ngoại vi. SS-OCT (bước sóng 1.310 nm) được đại diện bởi CASIA2 (TOMEY), với phạm vi đo rộng có thể chụp ảnh toàn bộ giác mạc trong một hình ảnh. SD-OCT (bước sóng 840 nm) đạt độ phân giải cao.
Ưu điểm: Không tiếp xúc, nhanh, có thể đánh giá trong trường hợp đục giác mạc. Ít bị ảnh hưởng bởi lớp nước mắt.
Hạn chế: Không phù hợp để đánh giá sự phá vỡ màng nước mắt (khô mắt).
Kết hợp thiết bị dạng Placido (đo hình dạng giác mạc và quang sai) với phương pháp Hartmann-Shack (đo quang sai hệ khúc xạ bằng cảm biến sóng), cho phép so sánh dữ liệu khúc xạ giác mạc và dữ liệu khúc xạ mắt.
Đặc điểm của từng thiết bị được trình bày dưới đây.
| Thiết bị | Nguyên lý đo | Mặt trước | Mặt sau | Độ dày giác mạc |
|---|---|---|---|---|
| Loại Placido | Phản xạ vòng | ○ | × | × |
| Loại Scheimpflug | Khe quay | ○ | ○ | ○ |
| OCT đoạn trước | Giao thoa ánh sáng | ○ | ○ | ○ |
Đầu bệnh nhân được cố định vào tựa cằm và tựa trán, yêu cầu bệnh nhân nhìn thẳng vào đèn cố định. Việc điều chỉnh tiêu cự và căn giữa ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của phép đo. Khuyến khích bệnh nhân mở mắt đủ rộng để giảm thiểu ảnh hưởng của mí mắt. Chụp ít nhất hai lần để kiểm tra độ lặp lại.
Thời gian ngừng đeo kính áp tròng: Kính áp tròng làm thay đổi tạm thời hình dạng giác mạc. Để có dữ liệu chính xác, kính áp tròng cứng (RGP) cần ngừng đeo ít nhất 2 tuần, kính mềm ít nhất 1 tuần. Đối với đánh giá phẫu thuật khúc xạ, khuyến cáo thực hiện nhiều lần đo sau khi ngừng kính áp tròng và xác nhận độ lặp lại 6).
Khi xem xét kết quả kiểm tra, trước tiên kiểm tra tiêu cự và căn giữa có nằm trong phạm vi nhất định không, và quá trình số hóa tự động có nhận diện sai các vòng khác nhau không. Sau đó thực hiện đánh giá bản đồ màu về công suất và thang đo.
Các chỉ số sau được sử dụng để đánh giá định lượng hình dạng giác mạc:
| Chỉ số | Ý nghĩa |
|---|---|
| SimK (Đo độ cong giác mạc mô phỏng) | Giá trị cao nhất trong số các giá trị trung bình của vòng 6-8 trên các kinh tuyến giác mạc |
| SimK1/Ks | Kinh tuyến chính mạnh |
| SimK2/Kf | Kinh tuyến trực giao với SimK1 |
| AveK (Đo độ cong giác mạc trung bình) | Trung bình của SimK1 và SimK2 |
| MinK (Đo độ cong giác mạc tối thiểu) | Kinh tuyến chính yếu |
| SAI (Chỉ số bất đối xứng bề mặt) | Chỉ số thể hiện tính đối xứng của hình dạng giác mạc |
| SRI (Chỉ số đều đặn bề mặt) | Chỉ số thể hiện tính đồng nhất cục bộ của giác mạc |
| PVA (Thị lực tiềm năng) | Thị lực điều chỉnh dự đoán từ SRI |
Bản đồ công suất (Trục / Tiếp tuyến / Khúc xạ): Hiển thị công suất khúc xạ giác mạc bằng mã màu. Công suất trục dựa trên độ nghiêng, chống nhiễu và phù hợp để đánh giá loạn thị tổng thể. Công suất tiếp tuyến (tức thời) phản ánh độ cong cục bộ và vượt trội trong việc xác định đỉnh giác mạc hình chóp. Công suất khúc xạ 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 bề mặt hình cầu tham chiếu dưới dạng chiều cao. Các độ cao biệt lập trên bề mặt trước và sau là chỉ số quan trọng của bệnh giãn giác mạc 6). Bản đồ độ cao sau cho thấy độ nhạy và độ đặc hiệu cao trong phát hiện giác mạc hình chóp tiềm ẩn 6).
Bản đồ độ dày giác mạc: 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 bệnh giãn giác mạc.
Kính áp tròng cứng (RGP) cần ngừng ít nhất 2 tuần, kính mềm ít nhất 1 tuần. Vì kính áp tròng làm thay đổi tạm thời hình dạng giác mạc, đặc biệt trong đánh giá chỉ định phẫu thuật khúc xạ, nên đo nhiều lần sau khi ngừng đeo để xác nhận độ tái lập 6).
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.
Dấu hiệu loại Placido: Vòng trung tâm không đều, không chiếu được vòng ngoại vi, thành phần bất đối xứng lớn. Độ dốc phía dưới (tỷ lệ I-S ≥ 1,2) và lệch trục xuyên tâm >21° là các mẫu điển hình 6). Các phương pháp Klyce/Maeda và Smolek/Klyce được sử dụng làm chỉ số sàng lọc.
Dấu hiệu loại Scheimpflug: Có thể phát hiện sớm sự lệch tâm phía dưới của phần nhô ra bề mặt sau giác mạc và mỏng độ dày giác mạc. Bản đồ độ cao bề mặt sau có thể xuất hiện trước các thay đổi bề mặt trước.
OCT đoạn trước: Có thể đánh giá tình trạng mỏng nhu mô giác mạc và lồi hình nón từ trung tâm đến phía dưới với độ phân giải khoảng 10 μm.
Belin-Ambrosio enhanced ectasia display là một tính năng trên Pentacam tích hợp hồ sơ không gian độ dày giác mạc (CTSP) và tỷ lệ tăng độ dày (PTI) với độ lệch độ cao bề mặt trước và sau, cải thiện độ chính xác sàng lọc giãn giác mạc 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 cơ sinh học giác mạc 5).
Trong trường hợp dốc bên (giác mạc hình chóp thái dương), tỷ lệ I-S tiêu chuẩn có thể nằm trong phạm vi bình thường. Ở một bệnh nhân 14 tuổi, Pentacam phát hiện độ dốc và mỏng phía thái dương, và tỷ lệ T-N (thái dương-mũi) hữu ích cho chẩn đoán 3). Điều này cho thấy tầm quan trọng của đánh giá đa chiều, không chỉ tỷ lệ I-S.
Trong thoái hóa rìa trong suốt (PMD), phát hiện độ dốc phía dưới đặc trưng gọi là mô hình càng tôm hùm. Ở một bệnh nhân vị thành niên, Belin-Ambrosio enhanced ectasia display và đánh giá cơ sinh học giác mạc bằng Corvis ST hữu ích cho chẩn đoán 5).
Hệ thống phân loại ABCD được sử dụng để đánh giá tiến triển của giãn giác mạc. Bao gồm 4 yếu tố 6):
Định nghĩa tiến triển là xác nhận hai hoặc nhiều hơn trong số: độ cong phía trước, độ cong phía sau, hoặc mỏng đi6). Ở trẻ em và thanh niên, tiến triển trên chụp cắt lớp được xác nhận ở 77% mắt7), do đó theo dõi định kỳ rất quan trọng.
Chụp bản đồ giác mạc là tiêu chuẩn vàng để sàng lọc sớm bệnh giác mạc hình chóp6). Ngay cả ở giai đoạn sớm mà khám đèn khe thấy bình thường, bản đồ giác mạc có thể phát hiện các mô hình đặc trưng như độ cong phía dưới. Khi kết hợp chụp cắt lớp (ví dụ Pentacam), có thể đánh giá các thay đổi ở mặt sau giác mạc và đánh giá toàn diện bằng hiển thị Belin-Ambrosio, cho phép phát hiện sớm hơn.
Khi tiến triển được xác nhận theo phân loại ABCD, chỉ định liên kết ngang giác mạc (CXL). Sau CXL, theo dõi mỗi 6 tháng đến 1 năm để xác nhận ngừng tiến triển. Bản đồ giác mạc và chụp cắt lớp cũng được sử dụng để đánh giá hình dạng giác mạc sau CXL.
Loại trừ giãn giác mạc tiềm ẩn là cần thiết để xác định chỉ định phẫu thuật khúc xạ6). Nếu sàng lọc bản đồ giác mạc cho thấy bất thường, nên hủy phẫu thuật và xem xét kính áp tròng cứng hoặc ghép giác mạc.
PRK và SMILE được cho là có nguy cơ giãn giác mạc sau phẫu thuật thấp hơn so với LASIK6). Sau phẫu thuật, bản đồ giác mạc được sử dụng để đánh giá thay đổi đi-ốp do giác mạc và phát hiện cắt lệch tâm.
Trong LASIK hướng dẫn bản đồ giác mạc (ví dụ CONTOURA), dữ liệu bề mặt trước giác mạc thu được từ Topolyzer Vario trực tiếp xác định mẫu chiếu laser2). Một biểu đồ 3Z đã được đề xuất để xử lý sự không phù hợp giữa giá trị loạn thị từ khám khúc xạ chủ quan và bản đồ giác mạc2).
Bản đồ giác mạc được sử dụng để đánh giá loạn thị không đều trước phẫu thuật đục thủy tinh thể. Nó góp phần cải thiện độ chính xác trục của IOL toric. Cũng được sử dụng để đánh giá loạn thị sau ghép giác mạc, điều chỉnh kính áp tròng và đánh giá thay đổi hình dạng giác mạc do mộng thịt.
Ngoài ra, trong đánh giá loạn thị không đều do thâm nhiễm dưới biểu mô (SEI) sau viêm kết mạc adenovirus, đã được báo cáo rằng hình ảnh vòng Placido (moire) nhạy hơn trong việc phát hiện bất thường bề mặt so với bản đồ màu SS-OCT4). Chụp ảnh vòng Placido theo thời gian cũng hữu ích để theo dõi điều trị bằng thuốc nhỏ tacrolimus4).
Có ba loại 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 pháp tuyến tại điểm đo đến trục tham chiếu. Dựa trên độ dốc, chống nhiễu tốt, và là sự mở rộng của phép đo keratometer sang một vùng rộng hơn.
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 cảm với nhiễu.
Công suất khúc xạ (công suất tiêu cự): Pr = n/f. Dựa trên tiêu cự f. Dựa trên định luật Snell, phản ánh chính xác nhất các đặc tính quang học.
Trong máy keratometer tự động và thiết bị Placido, chỉ đo bề mặt trước của giác mạc mà không xem xét 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 để tính công suất toàn bộ giác mạc. Giả định này thường 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, gây ra sai số1).
Trong nguyên lý Scheimpflug, mặt phẳng thấu kính và mặt phẳng ảnh được điều chỉnh sao cho các đường tiếp tuyến từ mặt phẳng vật, mặt phẳng thấu kính và mặt phẳng ảnh giao nhau tại một điểm (điểm giao Scheimpflug), cho phép thu được hình ảnh nét ngay cả đối 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). 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 của quang sai sao chổi dọc là đặc trưng6). Một số thiết bị có thể thực hiện đồng thời đo bản đồ và phân tích quang sai1).
Trong những năm gần đây, đã xuất hiện các thiết bị kết hợp tích hợp đo địa hình và đo cắt lớp với đo sinh trắc (chiều dài trục, độ sâu tiền phòng, v.v.) 1). Khái niệm về Tổng công suất khúc xạ giác mạc (Total Corneal Refractive Power) trong tính toán công suất thủy tinh thể nhân tạo đã được đưa ra, và được kỳ vọng sẽ cải thiện độ chính xác tính toán công suất, đặc biệt trong phẫu thuật đục thủy tinh thể sau phẫu thuật khúc xạ 1).
Nghiên cứu về phân tích hình dạng giác mạc sử dụng AI (học máy và học sâu) đang tiến triển. Các ứng dụng phát hiện tự động giác mạc hình chóp và dự đoán tiến triển từ dữ liệu địa hình đang được xem xét, nhưng hiện tại vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu.
Các báo cáo về trường hợp không điển hình như giác mạc hình chóp thái dương (temporal keratoconus) 3) cho thấy tầm quan trọng của đánh giá đa chiều bao gồm tỷ lệ T-N ngoài tỷ lệ I-S tiêu chuẩn. Như một đánh giá lại về vòng Placido, đã được báo cáo rằng đánh giá định tính có thể là một phương tiện sàng lọc đơn giản cho các bất thường bề mặt giác mạc ngay cả trong môi trường không có thiết bị tiên tiến 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.
