文摘

人工晶状体(IOL)的倾斜和偏心导致散焦现象,术后散光,波前像差。目标是提供一个方法来更准确地估计的倾斜和偏心的晶体。基于AS-OCT十二眼睛与半脱位8例透镜的图像操作后,我们拟合球面方程获得的图像数据的前和后表面的晶体。的建立关系的晶体倾斜(偏心)和扫描角,在一块AS-OCT形象被仪器,计算晶体倾斜和偏心。人工晶体倾斜角度和偏心的每个主题。此外,水平和垂直倾斜也获得。因此,可能存在错误的晶体倾斜和偏心受雇于AS-OCT仪器的方法。基于6 - 12块AS-OCT图像在不同的方向,倾斜角度和偏心值显示,分别。IOL表面的曲面拟合的方法能够准确地分析晶体的位置,和六块AS-OCT图像三双对称方向足以让倾斜角度和偏心的晶体更精确的价值。

1。介绍

先天性晶状体半脱位的操作主要是植入后房人工晶状体(IOL)通过巩膜缝线固定或荚膜拉力环结合荚膜袋。严重的晶体位错已被控制,但很难避免的倾斜和偏心的晶体(1- - - - - -3]。因此,为了获得可靠的倾斜和偏心术后有可能发挥重要作用的评价不同手术方案和有效治疗的术后并发症。

超声活组织镜检查(UBM),浦肯野成像系统,前部分光学相干断层扫描(AS-OCT)和Scheimpflug成像系统的方法用于测量晶体倾斜和偏心在临床实践中。浦肯野成像系统是简单的,但这取决于IOL表面的曲率半径。三世形象的浦肯野米可以只显示部分的晶体前部和后部的表面。这可以影响曲率半径和晶体倾斜和偏心的结果4- - - - - -7]。于是,运营商可以清楚地看到是否有倾斜和偏心,但倾斜和偏心不能直接测量。此外,这是一个接触检验方法和眼球变形挤压的水洗澡杯可能会影响测量结果(8,9]。Scheimpflug成像系统可以迅速获得的晶体倾斜和偏心值,但它需要瞳孔放大,从而引起瞳孔中心的偏差。所以,人工偏心测量系统应该是一个晶体中心和nonreal瞳孔轴之间的距离,因此结果测量不准确和方法有一定的局限性6,10- - - - - -12]。

AS-OCT无触点成像,是一种无创检查方法测量晶体倾斜和偏心,已广泛应用于临床实践。AS-OCT仪器可以在旋转扫描眼球轴的线(称为一个基线)通过前角膜中心和瞳孔中心和大量的图像可由AS-OCT扫描在每个扫描角(13,14]。根据每一块扫描图像,人工AS-OCT仪器倾斜和偏心。获得的晶体倾斜和偏心的最大值的图像作为晶体倾斜和偏心,分别。在临床实践中,晶体倾斜程度是晶体光学轴之间的夹角和基线,和IOL偏心值是晶体中心基线的垂直距离(6,11,15]。几何,晶体倾斜和偏心与图像两个值是独立的。然而,我们发现的晶体倾斜和偏心值测量在不同的图像在同一扫描角是不一样的。有可能导致错误的晶体倾斜和偏心。

因为IOL表面类似于球形(6,16),我们认为前部和后部的晶体表面球形表面。IOL表面前部和后部的方程计算通过AS-OCT图像配准和曲面拟合方法,然后计算晶体倾斜和偏心。

2。材料和方法

2.1。图像获取

在这项研究中,AS-OCT图片12 8例先天性半脱位晶状体患者眼中的眼科研究中心提供的北京同仁医院。系统需要2000每秒扫描和18的轴向分辨率μ60 m和横向分辨率μm。此外,它有一个扫描速度2000次/秒,扫描时间为0.125 s /行和帧速率30 Hz (9,13,14,17]。对于每一个眼球,AS-OCT仪器提供2 - 3块图像在一定程度上从0°- 180°15°的时期,人物1显示这些图像。图像格式是RGB,图像大小为816 * 553。


图1
AS-OCT图像扫描角30度。点A和B是巩膜的马刺队。点P是垂直平分线的交点(左)和角膜前表面。
2.2。图像配准

因为角膜前表面的中心位置可能不同图像中,我们需要使用图像配准的图像从每个扫描角。角膜前表面的中心被认为是一个参考点定义为角膜前表面和垂直平分线的交点的加入巩膜的马刺队,这也被认为是参考线(图1)。每个图片可以刚性变换。图2给一个注册图像。图像变换后像素值中心的角膜前表面的图像读取验证刚体变换图像的正确性和有效性。


图2
注册图像扫描角30度。
2.3。收集IOL表面数据

从每一块AS-OCT图像,我们可以获得二维像素坐标点的晶体表面前部和后部。为了获得IOL表面点的三维坐标数据,笛卡儿坐标系统是必要的。我们设置了水平方向(腋下颧骨方向)平行 轴,垂直方向(鼻骨颌骨方向)平行 轴,眼轴向设置的 轴。角膜前表面的中心坐标的原点。假设A点的二维坐标 和三维坐标 它们之间的关系如下: 在哪里 是扫描AS-OCT角。

2.4。的倾斜和偏心的晶体几何计算方法

从图3, 被称为晶体倾斜,是视轴之间的夹角和人工晶体的光轴。 ,定义为在水平方向倾斜,是晶体的光轴夹角 设在。 ,定义为在垂直方向倾斜,是晶体的光轴夹角 轴,我们知道以下


图3
人工晶体的几何定义倾斜和偏心。

偏心方程如下: 在哪里 和 的球面中心的坐标是安装人工晶体前和后表面半径 和 ,分别。

2.5。晶体倾斜时不同的扫描角度计算

晶体倾斜和偏心在不同扫描角计算方程的基础上,临床前和后表面。与扫描角AS-OCT形象 ,一个人可以得到晶体倾斜,用 从以下: 显然,作为 , 达到最小值, 是一个极大值,这正好等于倾斜。因此,倾斜( )应该采取倾斜的最大值计算在不同扫描角。

为一块AS-OCT扫描角的形象 (图4),点 是图像的投影点中心的晶体,并点F是投影点的中心的晶体 飞机(坐标平面,图3)。如果没有任何偏心,三分 , , 是相同的。段的长度 是晶体偏心,用吗 。如果没有任何的晶体倾斜,我们知道 。定义、 , 和线的方程 是 ,AS-OCT扫描角的形象 术后,偏心,用 ,可以获得 术后的偏心 达到它的最大值,晶体偏心 ,只要 。因此,晶体偏心 是偏心的最大价值 计算从所有不同扫描角的图像。如果有一个倾斜的晶体,段 和 几乎是正交的;的最大 接近IOL偏心吗 。


图4
IOL中心点在平面上的投影在不同扫描角。

3所示。结果

图511显示了IOL表面拟合情况。表1给出了晶体倾斜和偏心表面拟合计算的方法和它们的值由AS-OCT乐器。第八列的表1给晶体的直径计算表面拟合的方法。拟合优度(相关系数 ),表的ninth-tenth列所示1在0.85和0.97之间。

表1
获得的晶体倾斜和偏心表面拟合的方法。

图5
人工拟合曲面的形象和十字路口的前部和后部的晶体表面。

图6给出了图的倾斜 由公式(4AS-OCT工具提供的)和12。发现两条曲线的趋势是相同的扫描角的变化。但AS-OCT仪器提供的数据与小振幅振荡。这肯定影响倾斜的估计。


图6
与晶体倾斜的表面拟合和AS-OCT和扫描角度的方法。

图7给数据计算偏心的方法AS-OCT工具提供的表面拟合和12。结果表明,两条曲线的趋势不一致对扫描角的变化。但AS-OCT仪器提供的数据有一个很大的振荡幅度。根据公式(5),偏心 根据余弦近似的变化。显然,偏心的变化 计算了我们的方法是根据余弦,但偏心 AS-OCT仪器提供的数据与以前不一致的趋势。


图7
与晶体偏心的表面拟合和AS-OCT和扫描角度的方法。

表2给晶体倾斜和偏心的结果3例的两种方法在不同扫描角(表中所示的“-”2意味着这个数据不可用)。结果术后有倾斜和偏心表所示3被表面拟合计算方法基于6,7,8,9,10,11块AS-OCT图像,分别。

表2
IOL偏心和倾斜从图像获得不同扫描角。
表3
晶体倾斜和偏心表面拟合计算方法基于6,7,8,9,10,11块AS-OCT图像。

4所示。讨论

根据AS-OCT图像,人工晶体倾斜和偏心IOL表面的计算是通过收集数据和球面拟合IOL表面前部和后部的数据。拟合优度( )是在0.85和0.97之间。

Korynta et al。18)表明,造成的漂移和斜散光可以人工偏心在晶体倾斜超过1毫米,超过5度。在我们的研究结果,一只眼睛的偏心是大于1毫米,3的眼睛是大于5度的倾斜。晶体倾斜和偏心的其他8眼睛Korynta基本上都在正常范围内。注意到,大多数情况下用于本研究成功地操作。这个验证我们的结果符合文献和临床结果。此外,制造商提供的光学晶体的直径是5.5 mm-6毫米。这一研究获得的晶体光学直径基本上是在这个范围内(表1)。我们注意到计算的晶体直径略大于那些由制造商提供。原因是晶体是用光滑的边缘和特定厚度的形状,但是我们没有考虑到这个问题在计算(图7)。

倾斜表面拟合计算结果(表11.76 - -7.52度)高于Dhivya的研究(0.04 - -3.6度)19]。除了样本差异,主要原因是最大值从四个图像(获得0度,90度、45度和135度(19)可能是小于晶体倾斜(看,(4))。我们的研究结果是一致的与雪et al。(倾斜, 度;偏心 (毫米)20.)和鲍迈斯特et al。(倾斜,0.91 -6.83度;偏心0.06 mm - 0.51 mm) (21]。事实上,人工晶体倾斜和偏心可能参与个体的差异,外科医生和测量。

假定晶体前和后的表面球体。我们给倾斜的公式 和偏心的近似表达式 当扫描角 。这两个关系显示倾斜和偏心余弦定律不断变化。晶体倾斜和偏心倾斜的最大值 和偏心 ,分别。然而,倾斜和偏心AS-OCT仪器的最大价值 和 在所有的扫描图像,分别。数据6和7显示的错误产生的倾斜和偏心AS-OCT很大。事实上,每个图像包含错误。如果不消除这些错误,倾斜 和偏心 计算每个图像积累可能导致更大的错误。在我们的方法中,错误是被注册的图像在不同扫描方向和选择尽可能多的像素点在一定程度上。因此,晶体倾斜和偏心与表面拟合的方法计算是准确的。

为了减少临床工作的压力,这是非常重要的提供计算方法更精确的倾斜和偏心的晶体和保存工作负载。表3给晶体倾斜和偏心计算的结果与11日,10日,9、8、7、6 AS-OCT图像,分别的方法。这个问题是本研究的创新之一。虽然图片的数量用于获得的晶体倾斜和偏心2(90度和180度)6,15),4(0度,45度,90度,135度)(19)和5(5不同方向)(22),他们的研究结果并不验证。表3表明晶体倾斜和偏心变得更小的减少图像的数量。倾斜和偏心的变化在1度的范围和0.05毫米,分别。如果错误是忽略了在临床实践中。建议的方法可以计算的更精确的倾斜和偏心的晶体与扫描角度六个对称方向。

AS-COT的晶体倾斜测量仪器之间的角度的晶体光轴和线加入前角膜,瞳孔的中心。我们的方法不仅可以给晶体倾斜,但也倾斜在水平方向和垂直方向的倾斜。作者的知识,它还没有报道是否水平和垂直角度会影响视力的恢复和光学成像质量。这可能与当前方法在诊所离开两个角未知。因此,应该研究,水平和垂直角度是否影响视力和视觉效果。

这项研究是有限的:因为人工晶体是由虹膜和不透明的组织,晶体的中间部分是只显示在图像中,并不能获得的晶体边界附近的点。此外,人工选择和获取像素坐标将带来的错误。这将影响拟合表面的相似性和实际晶体表面。因此,应该研究,收集数据的方法可以减少错误提高拟合未来美好。此外,本研究认为,晶体表面球形。但非球面表面不能思考。希望IOL表面与非球面拟合的方法可以计算出未来。此外,与两个球面和非球面拟合的方法相比,两种方法的计算结果更接近临床的实际价值。

总之,IOL表面的曲面拟合的方法能够准确地分析晶体的位置,和六块AS-OCT图像三双对称方向足以让倾斜角度和偏心的晶体更精确的价值。

作者的贡献

林和李客王同样贡献了这项工作。

确认

这项工作是由中国国家自然科学基金资助(没有。31070840),北京自然科学基金(3122010)和北京重点学科建设项目北京市教育委员会(PHR201110506)。