Pyramidal sensory wavefront aberrometry as a method for visualizing intraocular refractive errors in articulation
- Authors: Rozanova O.I.1, Kuzmin S.V.1, Mishchenko O.P.1, Tsybzhitova B.A.1, Arkhipov E.V.1, Ivanov A.A.1
-
Affiliations:
- Eye Microsurgery named after Academician S.N. Fedorov, Irkutsk branch
- Issue: Vol 21, No 1 (2024)
- Pages: 56-63
- Section: Original Researches
- URL: https://journals.eco-vector.com/1994-9480/article/view/630298
- DOI: https://doi.org/10.19163/1994-9480-2024-21-1-56-63
- ID: 630298
Cite item
Full Text
Abstract
The results of pyramidal sensory wavefront aberrometry with the construction of refractive topographic maps (Peramis, SCHWIND eye-tech-solutions GmbH, Germany) were analyzed in 67 patients (108 eyes) with artifacia (with various types of IOL). The values of the spherical component of refraction of the eye, established by autorefractometry and pyramidal aberrometry of the wavefront, have a high correlation coefficient (r = 0.921, p < 0.0001). The construction of refractive topographic maps of intraocular structures of the eye is a method of customized diagnosis in patients with artifacia and has significant prospects in application.
Keywords
Full Text
Хирургия катаракты, первоначально направленная на достижение прозрачности оптических сред, в настоящее время имеет более широкие цели по коррекции зрения [1, 2]. Современные технологии хирургии катаракты и рефракционной замены хрусталика позволяют добиться точных и запрограммированных рефракционных результатов [1, 2].
Доказано, что клинические характеристики зрения у пациентов напрямую зависят от аберрометрических показателей оптической системы глаза [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11]. Такая взаимосвязь делает необходимым изучение качества ИОЛ in vivo [12, 13]. Аберрометрия волнового фронта позволяет количественно оценить аберрации низкого и высокого порядка, функцию рассеивания точки, модуляционную передаточную функции оптической системы глаза [1, 4, 5]. Так, аберрометр с пирамидальным сенсором имеет разрешение 41 мкм, тогда как предыдущее поколение аберрометров – аберрометр с сенсором Хартмана – Шака – имеет разрешение лишь 250–1250 мкм. Именно поэтому пирамидально сенсорная аберрометрия волнового фронта (ПСАВФ) позволяет дать объективную картину аберрационных и рефракционных отклонений как всего глаза в целом, так и избирательно – роговицы и внутриглазных структур. Первые клинические результаты по применению аберрометрии в клинической офтальмологии были опубликованы J. Liang c соавторами в 1994 г. [14]. В настоящее время используются различные типы аберрометров с применением основных различных оптических принципов: оценка исходящего из глаза отраженного луча – метод Хартмана – Шака [15] и оценка входного в глаз светового потока рефракционной аберрометрии – метод Чернинга, трассировка лучей и пирамидальная сенсорная аберрометрия и др. [16, 17, 18, 19, 20, 21]. В ПСАВФ задействованы колеблющийся пирамидальный сенсор, тест лезвия ножа Фуко – метод контроля вогнутых оптически точных поверхностей. Колеблющийся пирамидальный сенсор, предложенной Roberto Ragazzoni (1995), расщепляет входной волновой фронт на четыре пучка [21, 22]. Для каждого из четырех световых потоков выполняется тест лезвия ножа Фуко, чтобы определить наклон и форму волнового фронта. За счет этого достигается более высокая динамика входного светового диапазона с сохранением большой плотности и реализуется сканирование субпупилярной зоны.
Однако ни в отечественной литературе, ни в зарубежной литературе пока нет публикаций, где рассматриваются возможности визуализации рефракционных ошибок в виде топографического картирования глаза с артифакией.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Оценить диагностическую информативность метода ПСАВФ с построением рефракционных топографических карт глаза у пациентов с артифакией.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Обследованы 67 пациентов, прооперированных по поводу катаракты методом факоэмульсификации (108 глаза) с имплантацией различных моделей заднекамерной интраокулярной линзы (ИОЛ). Средний возраст больных составил (65,81 ± 6,69) года (от 57 до 75), из них 37 женщин и 28 мужчин. Типы имплантированных ИОЛ представлены в табл. 1. Критерии включения в исследование – длительность послеоперационного периода не менее 3 месяцев. Критерии исключения – заболевания роговицы, помутнение стекловидного тела.
Всем больным было проведено всестороннее офтальмологическое исследование, включая аберрометрию волнового фронта с построением рефракционных топографических карт на приборе (Peramis, SCHWIND eye-tech-solutions GmbH, Германия) со встроенным пирамидальным сенсором и программным обеспечением Phoenix.
Таблица 1
Распределение пациентов в зависимости от модели ИОЛ
Вид ИОЛ | Тип ИОЛ, дизайн | Производитель | Количество глаз |
Acrysof IQ SN60WF | Монофокальная | Alcon | 18 |
Tecnis ZCB00 | Монофокальная | Johnson & Johnson | 18 |
Acrysof IQ ReSTOR SN6AD1 | Бифокальная, рефракционно-дифракционная | Alcon | 6 |
Acrysof IQ PanOptix TFNT | Трифокальная дифракционная | Alcon | 12 |
AT LISA TRI | Трифокальная, дифракционная | Zeiss | 8 |
M-flex 630 F | Бифокальная рефракционная, концентрический дизайн | Rayner | 6 |
Lentis Mplus LS-312 MF-30 | Мультифокальная, ротационно асимметричный дизайн | Oculentis/Teleon Surgical BV | 4 |
Lentis Comfort LS-313 MF-15 | С увеличенным диапазоном фокуса, ротационно асимметричный дизайн | Oculentis/Teleon Surgical BV | 18 |
TECNIS Symphony ZXR00 | С увеличенным диапазоном фокуса, дифракционная, концентрический дизайн | Johnson& Johnson | 8 |
Acrysof IQ Vivity DFT015 | С увеличенным диапазоном фокуса, X-WAVE дизайн | Alcon | 8 |
Crystalens HD500 | Псевдоаккомодирующая с наличием центральной зоны 1 мм с добавочными сферическими аберрациями | Bausch&Lomb | 2 |
Статистический анализ проведен с применением компьютерной программы Statistica 8.0. Были вычислены средние арифметические M, стандартные отклонения от среднего SD, проведен сравнительный анализ по Манну – Уитни, корреляционный анализ по Спирмену.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Разработанная методика ПСАВФ с построением рефракционных топографических карт глаза включала проведение топ-аберрометрии, оценку качества оптической системы (рис. 1) с рефракционным топографическим картированием глаза, роговицы и интраокулярной оптики при диаметре зрачка 3 мм и максимальном диаметре зрачке.
Верификация полученных данных проведена при сопоставлении рефракционной топографической карты глаза и фронтальных Шеймпфлюг-изображений переднего отрезка глаза (рис. 2). Измерения выполнены дважды – до и после медикаментозного мидриаза. Мидриаз достигался после однократной инстилляции комбинированного препарата Фенилэфрина 5 % и Тропикамида 0,8 % (Мидримакс, Sentiss, Индия).
Рис. 1. Дисплей анализа качества оптической системы глаза прибора SCHWIND Peramis (SCHWIND eye-tech-solutions GmbH, Германия)
Рис. 2. Верификация рефракционной карты глаза по фронтальному Шеймпфлюг-изображению переднего отрезка глаза: А, Б – измерение сделано правильно; В, Г – измерение сделано некорректно из-за неполного открытия глазной щели
На следующем этапе проанализированы показатели рефракции глаза. Сравнительный анализ данных сферического эквивалента рефракции, полученного при авторефрактометрии (АР) и эквивалента диоптрийности рефракционного отлонения при ПСАВФ, не выявил достоверной разницы (табл. 2).
Таблица 2
Сферический эквивалент рефракции у пациентов с различными видами ИОЛ, дптр, (M ± SD)
Показатель | Сферический компонент рефракции (АР) | Сферический компонент рефракции (ПСАВФ), зрачок 3,0 мм | Цилиндрический компонент рефракции (АР) | Цилиндрический компонент рефракции (ПСАВФ), зрачок 3,0 мм |
Acrysof IQ SN60WF | 0,92 ± 0,52 | 0,65 ± 1,47 p1-2 > 0,05 | -1,54 ± 0,52 | -1,07 ± 0,61 p3-4 > 0,05 |
Tecnis ZCB00 | -0,62 ± 0,53 | -0,27 ± 0,49 p1-2 > 0,05 | -0,62 ± 0,32 | -0,75 ± 0,34 p3-4 > 0,05 |
Acrysof IQ ReSTOR SN6AD1 | -1,02 ± 0,37 | -1,16 ± 0,25 p1-2 > 0,05 | -0,56 ± 0,22 | -0,57 ± 0,31 p3-4 > 0,05 |
Acrysof IQ PanOptix TFNT | -0,25 ± 0,43 | -0,73 ± 0,21 p1-2 > 0,05 | -0,37 ± 0,17 | -0,63 ± 0,38 p3-4 > 0,05 |
AT LISA TRI | -0,25 ± 0,11 | -0,34 ± 0,14 p1-2 > 0,05 | -0,27 ± 0,14 | -0,32 ± 0,31 p3-4 > 0,05 |
M-flex 630 F | -1,87 ± 0,17 | -2,39 ± 0,51 p1-2 > 0,05 | -0,91 ± 0,25 | -0,96 ± 0,51 p3-4=0,846 |
Lentis Comfort LS-313 MF-15 | -1,14 ± 0,74 | -1,05 ± 0,84 p1-2 > 0,05 | -0,79 ± 0,52 | -0,51 ± 0,95 p3-4 > 0,05 |
TECNIS Symphony ZXR00 | -0,56 ± 0,15 | -0,16 ± 0,40 p1-2 > 0,05 | -0,64 ± 0,12 | -0,56 ± 0,31 p3-4 > 0,05 |
Acrysof IQ Vivity DFT015 | -0,25 ± 0,11 | -0,56 ± 0,12 p1-2 > 0,05 | -0,34 ± 0,14 | -0,62 ± 0,32 P3-4 > 0,05 |
При этом величины сферического компонента рефракции глаза, установленные методами АР и ПСАВФ, имеют высокий коэффициент корреляции (r = 0,921, р < 0,0001). Тогда как, величины цилиндрического компонента рефракции, выявленными данными методами измерения, достоверной согласованности не имеют.
Установлено, что средний диаметр зрачка в момент исследования в естественных условиях составил (2,40 ± 0,55) мм, тогда как средний диаметр зоны анализа – (4,78 ± 0,89) мм (р = 0,0001), что указывает на уникальные возможности ПСАВФ в оценке качества оптических элементов, расположенных вне непосредственной апертуры зрачка – за зрачковым краем радужки.
Так, на рис. 3 (А, Б, В) представлен клинический случай, где исследована зона диаметром 4,65 мм – виден край переднего капсулорексиса. Диаметр зрачка в этот момент был 2,2 мм. При медикаментозном расширении зрачка зона анализа увеличивалась: при исходном диаметре зрачка (4,86 ± 0,35) мм диаметр фактической зоны аберрометрии глаза составил (5,92 ± 0,84) мм (р = 0,0001).
Рефракционные карты всего глаза и изолированно интраокулярных структур при проведении исследования при медикаментозном мидриазе также представлены на рис. 3 (Г, Д, Е). Видно, что ПСАВФ в условиях медикаментозного расширения зрачка позволяет определять состояние переднего капсулорексиса не только локально, но и на всем его протяжении.
Построение рефракционных карт и цветное картирование выявило неравномерное распределение рефракционных значений по всей площади исследования и наличие разрозненных зон с отклонением в рефракции. Было установлено, что такие отдельные зоны с локальным отклонением в рефракции топически соответствовали зонам фиброза задней капсулы хрусталика. Так, на рис. 4 представлены карты глаз с эмметропией (А), с локальным фиброзом задней капсулы хрусталика 1-й степени (Б и В), с миопической рефракцией глаза вследствие поздно-приобретенного переднего реверса псевдоаккомодирующей ИОЛ Crystalens HD (Г).
Рис. 3. Отображение фактического состояния зрачка и рефракционных карт: А, Б, В – клинический случай 1, исследование проведено в естественных условиях зрачка; Г, Д, Е – клинический случай 2, исследование выполнено в условиях медикаментозного мидриаза
Рис. 4. Рефракционные топографические карты глаза
Визуализация расположения зон аддидации отражает центрирование линзы по отношению к зрительной оси. Рефракционные карты интраокулярных структур у пациентов с мультифокальными ИОЛ и ИОЛ с расширенным диапазоном фокуса представлены на рис. 5.
Анализ данных исследования указывает на широкие возможности ПСАВФ в оценке качества оптических интраокулярных структур, расположенных вне непосредственной апертуры зрачка – за зрачковым краем радужки.
Рис. 5. Рефракционные топографические карты интраокулярных оптических структур у пациентов с наличием ИОЛ мультифокального дизайна оптики и с расширенным диапазоном фокуса
Разработанная методика визуализации интраокулярных рефракционных ошибок с построением рефракционных топографических карт позволяет определить зоны рефракционных отклонений, которые могут указывать на изменения задней капсулы хрусталика, дефекты оптической части ИОЛ, а также децентрацию ИОЛ. Потенциал технологии ПСАВФ субпупилярного анализа интракулярных структур позволяет регистрировать топографию рефракционных ошибок за пределами границ зрачка. Представленные результаты показывают диагностическую ценность ПСАВФ у пациентов с усложненным оптическим дизайном интраокулярных ИОЛ – мультифокальных, псевдоаккомодирующих, с увеличенным диапазоном фокуса.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Аберрометрия волнового фронта, основанная на применении пирамидального сенсора и компьютерной обработки данных, является высокоинформативным методом визуализации рефракционных ошибок у пациентов с артифакией. Построение рефракционных топографических карт интраокулярных структур глаза является методом кастомизированной диагностики у пациентов с артифакией и имеет значительные перспективы в применении.
About the authors
Olga I. Rozanova
Eye Microsurgery named after Academician S.N. Fedorov, Irkutsk branch
Author for correspondence.
Email: olgrozanova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3139-2409
MD, Head of the Medical Consulting Department, Leading researcher, ophthalmologist
Russian Federation, IrkutskSergey V. Kuzmin
Eye Microsurgery named after Academician S.N. Fedorov, Irkutsk branch
Email: skz9093@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1590-7743
Head of the Operating unit, ophthalmologist
Russian Federation, IrkutskOleg P. Mishchenko
Eye Microsurgery named after Academician S.N. Fedorov, Irkutsk branch
Email: silver_mitch@icloud.com
ORCID iD: 0000-0002-0323-4967
Candidate of Medical Sciences, Head of the Ophthalmology Department, Ophthalmologist
Russian Federation, IrkutskBalzhinima A. Tsybzhitova
Eye Microsurgery named after Academician S.N. Fedorov, Irkutsk branch
Email: ifok.mntk@mail.ru
ophthalmologist
Russian Federation, IrkutskEgor V. Arkhipov
Eye Microsurgery named after Academician S.N. Fedorov, Irkutsk branch
Email: egorar8@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8645-7930
ophthalmologist
Russian Federation, IrkutskAndrey A. Ivanov
Eye Microsurgery named after Academician S.N. Fedorov, Irkutsk branch
Email: ivanov.andrei.med@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0001-4235-9252
ophthalmologist
Russian Federation, IrkutskReferences
- Malyugin B.E. Cataract surgery and intraocular correction at the present stage of ophthalmic surgery development. Vestnik oftalmologii = Bulletin of Ophthalmology. 2014;130(6):80–88. (In Russ.).
- Ophthalmology. National guidelines. S.E. Avetisov, Ye.А. Yegorov, L.K. Moshetova (eds.). Moscow; Geotar-Medi; 2019. 752 p. (In Russ.).
- Cerviño A., Hosking S.L., Montes-Mico R., Bates K. Clinical ocular wavefront analyzers. Journal of Refractive Surgery. 2007;23(6):603–616.
- Balashevich L.I., Kachyanov А.B., Takhtaev Yu.V., Varavka А.А. Aberrometry as a method of evaluating intraocular correction. Oftalmokhirurgiya = Fyodorov Journal of Ophthalmic Surgery. 2007;4:22–26. (In Russ.).
- Balashevich L.I., Kachyanov А.B. Clinical corneotopography and aberrometry. Мoscow, 2008. 167 p. (In Russ.).
- Lombardo M., Lombardo G. Wave aberration of human eyes and new descriptors of image optical quality and visual performance. Journal of Cataract & Refractive Surgery. 2010;36(2):313–331.
- Chang D.H., Rocha K.M. Intraocular lens optics and aberrations. Current Opinion in Ophthalmology. 2016;27(4):298–303.
- Georgiev S., Kumar A., Findl O. et al. Digital ocular swept source optical coherence aberrometry. Biomedical Optics Express. 2021;7(11):6762–6779.
- Pozdeeva N.А., Pashtaev N.P., Kulikov I.V., Nikolaeva I.P. Analysis of the results of traditional cataract phacoemulsification in comparison with femtolaser-assisted cataract extraction with premium IOL implantation. Sovremenniye technologii v oftalmologii = Modern technologies in ophthalmology. 2022; 3(43):159–162. (In Russ.).
- Nikitin B.N., Ivanov D.I. Comparative assessment of the influence of the IOL position on the aberrometry parameters after suture fixation of the IOL-capsule bag complex to the iris. Oftalmologiya = Ophthalmology. 2022;19(4): 768–773. (In Russ.).
- Alió J.L., Schimchak P., Montés-Micó R., Galal A. Retinal image quality after microincision intraocular lens implantation. Journal of Cataract & Refractive Surgery. 2005; 31(8):1557–1560.
- Plaza-Puche A.B., Salerno L.C. et al. Clinical evaluation of the repeatability of ocular aberrometry obtained with a new pyramid wavefront sensor. European Journal of Ophthalmology. 2019;29(6):585–592.
- D’Oria F., Scotti G., Sborgia A. et al. How Reliable Is Pyramidal Wavefront-Based Sensor Aberrometry in Measuring the In Vivo Optical Behaviour of Multifocal IOLs? Sensors. 2023;23(7):3534.
- Liang J., Grimm B., Goelz S., Bille J.F. Objective measurement of wave aberrations of the human eye with the use of a Hartmann-Shack wave-front sensor. The Journal of the Optical Society of America. 1994;11(7):1949–1957.
- Thibos L.N. Principles of Hartmann-Shack aberrometry. Journal of Refractive Surgery. 2000;16(5):563–565.
- Mrochen M., Kaemmerer M., Mierdel P. et al. Principles of Tscherning aberrometry. Journal of Refractive Surgery. 2000; 16(5):570–571.
- Molebny V.V., Panagopoulou S.I., Molebny S.V. et al. Principles of ray tracing aberrometry. Journal of Refractive Surgery. 2000;16(5):572–575.
- Rozema J.J., Van Dyck D.E., Tassignon M.J. Clinical comparison of 6 aberrometers. Part 1: Technical specifications. Journal of Cataract & Refractive Surgery. 2005;31(6):1114–1127.
- Rozema J.J., Van Dyck D.E., Tassignon M.J. Clinical comparison of 6 aberrometers. Part 2: statistical comparison in a test group. Journal of Cataract & Refractive Surgery. 2006;32(1):33–44.
- Alio J.L., D’Oria F., Toto F. et al. Retinal image quality with multifocal, EDoF, and accommodative intraocular lenses as studied by pyramidal aberrometry. Eye and Vision. 2021;6(1):37.
- Ragazzoni R. Pupil Plane Wavefront Sensing with an Oscillating Prism. Journal of Modern Optics. 1996;43:289–293.
- Vacalebre M., Frison R., Corsaro C. et al. Advanced optical wavefront technologies to improve patient quality of vision and meet clinical requests. Polymers (Basel). 2022; 5(23):5321.
Supplementary files
