Szybkie zmiany rozkładu krzywizny rogówki podczas bezkontaktowego badania tonometrem corvis st - analiza numeryczna

• Autorzy: Boszczyk W. , Kasprzak H.

Warianty tytułu

EN

Fast changes of corneal curvature distribution during non-contact examination using corvis st tonometer - numerical analysis

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Kształt rogówki oka wpływa bezpośrednio na właściwości optyczne oka oraz na jakość widzenia. Geometria przedniej powierzchni rogówki, a głównie rozkład jej promieni krzywizn, jest uwarunkowana przez wartość ciśnienia wewnątrzgałkowego oraz przez osobniczo zmienne właściwości biomechaniczne przedniego odcinka oka. Właściwości te mają wpływ na pomiar tonometryczny ciśnienia wewnątrzgałkowego. W pracy używano nowoczesnego, bezkontaktowego tonometru Corvis ST. Urządzenie to pozwala na rejestrację bardzo szybkich zmian kształtu poziomego profilu rogówki wywołanych impulsem strumienia powietrza. Celem niniejszej pracy jest analiza szybkich zmian rozkładu krzywizny profilu rogówki w czasie wywołanych podmuchem powietrza, wykonana na podstawie sekwencji zdjęć uzyskanych z tonometru Corvis ST. W badaniu uczestniczyło dziesięciu zdrowych ochotników. Każdy z nich został poddany serii 9 pomiarów na jedno oko. Uzyskane sekwencje zdjęć przeanalizowano numerycznie za pomocą pakietu Matlab. Czasowo-przestrzenne rozkłady krzywizny wyzna-czono na podstawie dwóch metod wygładzania krawędzi rogówki: funkcją wielomianową oraz filtrem gaussowskim. Następnie wyznaczono szereg parametrów opisujących krzywiznę i jej rozkład oraz poddano je analizie statystycznej pod kątem powtarzalności dla poszczególnego pacjenta.

EN

The shape of the cornea has a direct impact on the optical properties of the eye and vision quality. The geometry of the anterior surface of the cornea and its curvature distribution is determined by the value of the intraocular pressure (IOP) and by individual biomechanical properties of the anterior segment of the eye. These properties influence measurement of IOP. The impact of these properties can be observed during the IOP examination. In this study, the modern, non-contact Corvis ST tonometer was used. This device records ultra-fast changes in the shape of a horizontal profile of the cornea, which are caused by air blast. Our purpose was to numerically analyze changes of the corneal profile curvature distributions, which occur during deformation caused by an air-puff tonometric examination. Ten healthy volunteers were examined using the Corvis ST. One eye of each subject was measured nine times. On the basis of two different smoothening methods (polynomial fitting and gaussian filtering), time-spatial distributions of corneal curvature profiles were obtained. Further, a number of parameters describing these distributions was calculated and statistically analyzed in terms of reproducibility for the individual patient.

Słowa kluczowe

PL

krzywizna rogówki; tonometr Corvis ST; ciśnienie wewnątrzgałkowe

EN

corneal curvature; Corvis ST tonometer; intraocular pressure

• Wydawca: Jacek Doskocz
• Czasopismo: Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 22, nr 4
• Strony: 183--191
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz.

Twórcy

autor

Boszczyk W.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Katedra Optyki i Fotoniki, 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27

autor

Kasprzak H.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Katedra Optyki i Fotoniki, 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27

Bibliografia

• [1] D. Miller, N. Atebara, R. Stegmann: The role of the limbal cornea in vision, Eye, vol. 3(2), 1989, s. 128–131.
• [2] M. Millodot, J. Sivak: Contribution of the cornea and lens to the spherical aberration of the eye, Vision Research, vol. 19(6), 1979, s. 685–687.
• [3] E. Spörl, N. Terai, M. Haustein, A.G. Böhm, F. Raiskup-Wolf, L.E. Pillunat: Biomechanical condition of the cornea as a new indicator for pathological and structural changes, Der Ophthalmologe: Zeitschrift der Deutschen Ophthalmo-logischen Gesellschaft, vol. 106(6), 2009, s. 512–520.
• [4] R.F. Hess, L.G. Carney: Vision through an abnormal cornea: a pilot study of the relationship between visual loss from corneal distortion, corneal edema, keratoconus, and some allied corneal pathology, Investigative Ophthalmology & Visual Science, vol. 18.5, 1979, s. 476–483.
• [5] S. Bak-Nielsen, I.B. Pedersen, A. Ivarsen, J. Hjortdal: Repeatability, reproducibility, and age dependency of dynamic Scheimpflug-based pneumotonometer and its correlation with a dynamic bidirectional pneumotonometry device, Cornea, vol. 34(1), 2015, s. 71–77.
• [6] M. Haustein, E. Spoerl, L. Pillunat: Correlation of Biomechanic Parameters Measured by Corvis ST (Oculus®) and by Ocular Response Analyzer (ORA, Reichert®), Investigative Ophthalmology & Visual Science, vol. 54(15), 2013, s. 1626–1626.
• [7] L. Tian, D. Wang, Y. Wu, X. Meng, B. Chen, M. Ge, Y. Huang: Corneal biomechanical characteristics measured by the CorVis Scheimpflug technology in eyes with primary open-angle glaucoma and normal eyes, Acta Ophthalmologica, 2015.
• [8] S. Bak-Nielsen, I. B. Pedersen, A. Ivarsen, J. Hjortdal: Dynamic Scheimpflug-based assessment of keratoconus and the effects of corneal cross-linking, Journal of Refractive Surgery, vol. 30(6), 2014, s. 408–414.
• [9] V. Jhanji, G. Lai, M. Yu, C. K. Leung: Test-retest variability of Corvis measurements in Normal and Keratoconus Eyes, Investigative Ophthalmology & Visual Science, 55(13), 2014, s. 3712–3712.
• [10] M. A. Lago, M. J. Rupérez, F. Martínez-Martínez, C. Monserrat, E. Larra, J. L. Güell, C. Peris-Martínez: A new methodology for the in vivo estimation of the elastic constants that characterize the patient-specific biomechanical behavior of the human cornea, Journal of Biomechanics, 48(1), 2015, s. 38–43.
• [11] S. Kling, N. Bekesi, C. Dorronsoro, D. Pascual, S. Marcos: Corneal viscoelastic properties from finite-element analysis of in vivo air-puff deformation, PLoS One, vol. 9(8), 2014.
• [12] R. Koprowski, A. Lyssek-Boron, A. Nowinska, E. Wylegala, H. Kasprzak, Z. Wrobel: Selected parameters of the corneal deformation in the Corvis tonometer, Biomedical Engineering Online, vol. 13(1), 2014.
• [13] R. Koprowski: Automatic method of analysis and measurement of additional parameters of corneal deformation in the Corvis tonometer, Biomedical engineering online, vol. 13(1), 2014.
• [14] T. Li, L. Tian, L. Wang, Y. Hon, A.K. Lam, Y. Huang, Y. Wang, Y. Zheng: Dynamic curvature topography for evaluating the anterior corneal surface change with Corvis ST, Biomedical Engineering Online, vol. 14(1), 2015.
• [15] H. Kasprzak, A. Boszczyk: Numerical analysis of corneal curvature dynamics based on Corvis tonometer images, Journal of Biophotonics, vol. 9(5), 2016, s. 436–444.
• [16] M. Rogowska, D.R. Iskander: Age-related changes in corneal biomechanics, Proceedings of the VII European/I World Meeting in Visual and Physiological Optics, VPOptics, 2014.
• [17] T. Li, L. Tian, L. Wang, Y. Hon, A. K. Lam, Y. Huang, Y. Wang, Y. Zheng: Correction on the distortion of Scheimpflug imaging for dynamic central corneal thickness, Journal of Biomedical Optics, vol. 20, 2015.
• [18] R. Koprowski: Open source software for the analysis of corneal deformation parameters on the images from the Corvis tonometer, Biomedical Engineering Online, vol. 14(1), 2015.
• [19] D.V. Cicchetti: Guidelines, criteria, and rules of thumb for evaluating normed and standardized assessment instruments in psychology, Psychological Assessment, vol.6(4), 1994, s. 284–290.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).