Νέα δεδομένα στην τοπογραφία κερατοειδούς και στη βιομετρία.
H 1η κλινική εμπειρία
Εισαγωγή
Η τεχνολογία της Οπτικής Τομογραφίας Συνοχής χρησιμοποιήθηκε στην οφθαλμολογία αρχικά για την απεικόνιση του οπίσθιου ημιμορίου, δηλαδή του αμφιβληστροειδούς και της οπτικής θηλής. Σύντομα, ωστόσο, επεκτάθηκε και στη μελέτη των δομών του πρόσθιου ημιμορίου και το πρώτο εξειδικευμένο μηχάνημα πήρε έγκριση FDA το 2005 (Zeiss Visante OCT). Το μηχάνημα αυτό ήταν Time- Domain OCT, με μήκος κύματος 1310nm, με αποτέλεσμα να έχει μεγαλύτερο βάθος διείσδυσης αλλά με μικρότερη αξονική ανάλυση (18-25μm) και ταχύτητα 2000 Α-scans/second.
Η επόμενη εξέλιξη στα OCT ήταν τα spectral-domain OCT (820– 880 nm) με σημαντική βελτίωση στην ταχύτητα (> 25,000 A-scans/ second) και υψηλή ανάλυση, αλλά σαφώς μικρότερο βάθος διείσδυσης. Απεικόνιση με μεγαλύτερη λεπτομέρεια, αλλά μειωμένο εύρος εξέτασης και περιορισμένες εφαρμογές στο πρόσθιο ημιμόριο.
Η τεχνολογία των Swept-source OCT (SS-OCT) διαθέτει τα πιο κατάλληλα χαρακτηριστικά για την απεικόνιση του πρόσθιου ημιμορίου, χρησιμοποιώντας υψηλότερο μήκος κύματος και μεγάλο βάθος εξέτασης με πολύ υψηλή ταχύτητα σάρωσης.
Εικόνα 1
Εικ.2 Τοπογραφία κερατοειδούς Α OCT B Pentacam
Εικ.3 Τοπογραφία κερατόκωνου A OCT B Pentacam
Κλινικές εφαρμογές
Τα νέα OCT πρόσθιου ημιμορίου είναι σε θέση να προσφέρουν πολλές νέες δυνατότητες εξέτασης. Καταρχάς, προσφέρουν μια ταχύτατη και λεπτομερή απεικόνιση της ανατομίας του πρόσθιου θαλάμου, με ανάλυση και δυνατότητες τρισδιάστατης απεικόνισης που δεν ήταν εφικτές με προηγούμενες τεχνολογίες. Εκτός από την τομογραφία του κερατοειδούς μπαίνουν πλέον και στο κομμάτι της τοπογραφίας κερατοειδούς, όπως θα αναλυθεί παρακάτω. Δίνουν τη δυνατότητα μέτρησης όλων των δομών του πρόσθιου ημιμορίου, όπως η γωνία προσθίου θαλάμου, το βάθος του πρόσθιου θαλάμου, το πάχος του κερατοειδούς και του επιθηλίου αλλά και του κρυσταλλοειδούς φακού, η πυκνότητα του φακού κ.ά. Τέλος, συνδυάζουν όλα τα παραπάνω με τη μέτρηση του αξονικού μήκους και μετατρέπονται και σε μηχανήματα βιομετρίας, δίνοντας τη δυνατότητα υπολογισμού της ισχύος του ενδοφακού στη χειρουργική του καταρράκτη (Εικ.1).
Τοπογραφία κερατοειδούς
Η τοπογραφία κερατοειδούς είναι μια πολύ σημαντική εξέταση για τη μελέτη του σχήματος αλλά και της διαθλαστικής δύναμης του κερατοειδούς. Πολλές διαφορετικές τεχνικές απεικόνισης έχουν δοκιμαστεί στο παρελθόν, ξεκινώντας από την τεχνολογία Placido, όπου γίνεται μελέτη της αντανάκλασης φωτεινών ομόκεντρων κύκλων στον κερατοειδή. Το βασικό μειονέκτημα της μεθόδου είναι ότι λαμβάνονται πληροφορίες μόνο για την πρόσθια επιφάνεια του κερατοειδούς και ότι επηρεάζεται πάρα πολύ από την κατάσταση του δακρυϊκού φιλμ. Η μέτρηση και των δύο επιφανειών του κερατοειδούς, πρόσθιας και οπίσθιας, έγινε εφικτή με την εισαγωγή δύο άλλων τεχνικών (scanning slit technique – Orbscan, Bausch & Lomb) και της κάμερας Scheimpflug -με πρώτο μηχάνημα το Pentacam, (Oculus). Η τεχνολογία Scheimplflug αποτελεί ως τώρα το gold standard στην τοπογραφία κερατοειδούς. Με πάνω από 15 χρόνια βασικής και κλινικής έρευνας και πολλαπλές αναβαθμίσεις στο λογισμικό επεξεργασίας της εικόνας, οι κάμερες αυτές διαθέτουν πλέον πάρα πολλά χρήσιμα εργαλεία ποσοτικοποίησης της πληροφορίας, βιοδείκτες, αλγόριθμους και χάρτες με σημαντικές πληροφορίες. Πολλές εταιρείες έχουν επενδύσει στην τεχνολογία αυτή και διαθέτουν αντίστοιχα μηχανήματα τοπογραφίας.
Ωστόσο, ένας από τους βασικούς περιορισμούς της τεχνικής αυτής είναι η χαμηλή ανάλυση και η σχετικά χαμηλή ποιότητα απεικόνισης των τομών. Στο κομμάτι αυτό υπερτερεί σαφώς η τεχνολογία των OCT, που προσφέρουν πολύ υψηλότερη ανάλυση και λεπτομέρειες που δεν ήταν δυνατό να αναδείξει μια κάμερα Scheimpflug, όπως το πάχος του επιθηλίου του κερατοειδούς. Ένα επιπλέον πλεονέκτημα των OCT είναι η πολύ γρήγορα ταχύτητα λήψης της εικόνας σε σχέση με τα σχεδόν 2 δευτερόλεπτα που απαιτεί η κάμερα Scheimpflug. Σχετικά πρόσφατα παρουσιάστηκαν πολλά νέα τοπογραφικά μηχανήματα που βασίζονται στην τεχνολογία OCT και ποικίλα χαρακτηριστικά.
Σε αυτά περιλαμβάνονται το Anterion (Heidelberg Engineering) και το CASIA2 (Tomey) που χρησιμοποιούν swept-source OCT, το MS-39 (CSO) το οποίο συνδυάζει spectral-domain OCT και placido, το Optopol Revo T-OCT (Optopol) το οποίο βασίζεται σε spectral domain OCT και έπονται και άλλα. Επίσης, υπάρχουν νέες βιομετρίες που συνδυάζουν τοπογραφικά δεδομένα από OCT και χρήση swept-source OCT για τη μέτρηση του αξονικού μήκους, όπως το IOLMaster 700 και το Eyestar 900. Μία από τις πιο σημαντικές προκλήσεις για τη σωστή λειτουργία των OCT τοπογράφων είναι η διόρθωση των σφαλμάτων από τις μικροκινήσεις του οφθαλμού που μπορεί να επηρεάσουν την ποιότητα των μετρήσεων ακόμα και στις υψηλές ταχύτητες σάρωσης με τις οποίες λειτουργούν τα swept-source. Οι μικροσακκαδικές κινήσεις είναι αρκετά μεγάλες (0-2 deg), γρήγορες (~40 deg/s) και συχνές (1-2/second) ώστε να επηρεάζουν το αποτέλεσμα. Στο κομμάτι αυτό έχει σημειωθεί σημαντική πρόοδος με διαρκείς ενημερώσεις των λογισμικών και εξαιρετικά αποτελέσματα1,2,3.
Σε πρόσφατη μελέτη όπου έγινε σύγκριση των τοπογραφικών μετρήσεων που έγιναν με ένα Spectral-Domain OCT (Avanti, Optovue) και μια Scheimpflug κάμερα (Pentacam) και τη χρήση αλγορίθμου για διόρθωση των μικροσακκαδικών κινήσεων, διαπιστώθηκε συμφωνία στις μετρήσεις της μέσης ισχύος και του αστιγματισμού ανάμεσα στις δύο τεχνολογίες, κάτι που είχε επισημανθεί και σε παλιότερες μελέτες3. Σε άλλη μελέτη έγινε σύγκριση ανάμεσα στο IOLMaster700 και στο Pentacam με πολύ συγκρίσιμα αποτελέσματα (0.2D για τη μέση ισχύ και 0.02-0.07D για τον αστιγματισμό4).
Μελέτη με σύγκριση των Galilei G2 (dual rotating Scheimpflug-Placido) με το Casia SS-1000 (swept-source OCT) έφτασε στο συμπέρασμα ότι και τα δύο μηχανήματα αναδεικνύουν με τον ίδιο τρόπο και την πρόσθια και την οπίσθια επιφάνεια και ότι οι μετρήσεις τους είναι παρόμοιες5.
Σε μελέτη σύγκρισης του νέου τοπογράφου MS-39 (CSO) με 2 τοπογράφους Scheimpflug (Pentacam και Sirius) παρουσιάστηκε καλή συμφωνία στις μετρήσεις6. (Εικόνα 2,3)
Βιομετρία
Στο κομμάτι της βιομετρίας η τεχνολογία swept-source OCT έρχεται να εκτοπίσει απότομα τις παλιότερες κλασικές οπτικές βιομετρίες. Σημαντικά πλεονεκτήματα του OCT στις νέες βιομετρίες είναι η πολύ πιο αξιόπιστη μέτρηση του αστιγματισμού, καθώς υπολογίζει και τις δύο επιφάνειες του κερατοειδούς, ο πιο σωστός υπολογισμός των κερατομετρικών στοιχείων, ειδικά σε ιδιαίτερες περιπτώσεις όπως μετά από διαθλαστικές επεμβάσεις, κερατοπλαστικές, σε κερατοειδείς με κερατόκωνο, ουλές ή τραύματα κα, καθώς και η δυνατότητα μέτρησης με ακρίβεια όλων των δομών του προσθίου θαλάμου και της θέσης και του πάχους του κρυσταλλοειδή φακού. Η μέτρηση του αξονικού μήκους από την προηγούμενη γενιά των μηχανημάτων οπτικής βιομετρίας έχει φτάσει σε πολύ υψηλά επίπεδα ακρίβειας. Ωστόσο, είναι σημαντικό να επισημανθεί το γεγονός ότι κάποια από τα swept-source OCT δεν μπορούν να μετρήσουν αξονικό μήκος σε πολύ μεγάλες μυωπίες (π.χ. >32mm). Βεβαίως υπάρχει πολύς δρόμος για συγκριτικές μελέτες ανάμεσα στα νέα και στα παλιά μηχανήματα βιομετρίας για να αναδείξουν σε ποια περιστατικά υπερτερεί κάθε τεχνολογία.
Εικ.4 Απόκλιση μετρήσεων Anterion – IOLMaster 500
Μια πρώτη συγκριτική μελέτη ανάμεσα στα Anterion, MS- 39, IOLMaster 500 έδειξε καλή επαναληψιμότητα και παρόμοια αποτελέσματα ανάμεσα στα 3 μηχανήματα. Μια μικρή διαφοροποίηση υπήρχε στη μέτρηση του οπίσθιου αστιγματισμού ανάμεσα στο Anterion και στο MS-39, η οποία πρέπει να μελετηθεί περαιτέρω, ενώ δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι οι φόρμουλες υπολογισμού και οι σταθερές των φακών έχουν μελετηθεί και υπολογιστεί με μηχανήματα οπτικής βιομετρίας7. Σε μελέτη ανάμεσα στο Anterion και το IOLMaster 700, η ομάδα του Oliver Findl ανακοίνωσε παρόμοια και συγκρίσιμα αποτελέσματα, με διαφορές μη κλινικά σημαντικές (πχ το Anterion έδινε πιο μικρό CCT σε σχέση με το IOLMaster).
Στο πρόσφατο συνέδριο των ενδοφακών παρουσιάσαμε τα πρώτα μας αποτελέσματα συγκρίνοντας τη βιομετρία του Anterion με το IOLMaster 500 και το μετεγχειρητικό διαθλαστικό αποτέλεσμα. Στα 12 πρώτα περιστατικά, η μετεγχειρητική απόκλιση του διαθλαστικού αποτελέσματος σε σχέση με αυτό που υπολογίστηκε με τη βιομετρία ήταν με τη χρήση του Anterion 0,245 και για το IOLMaster 0,261. Είναι μια πρώτη αίσθηση για τη μετάβαση από τη μια τεχνολογία στην άλλη, καθώς απαιτείται μεγάλος αριθμός περιστατικών και λεπτομερή ανάλυση πολλών παραγόντων για ασφαλή συμπεράσματα. (Εικ. 4). Επιπρόσθετα, είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για την αξιολόγηση προεγχειρητικά του βάθους του πρόσθιου θαλάμου και του φακομορφικού γλαυκώματος. (Εικ. 5)
Εικ.5 Πρόσθιος θάλαμος πριν και μετά από επέμβαση καταρράκτη
Η πρώτη κλινική εμπειρία
Από την πρώτη επαφή και τη χρήση σε κλινικό επίπεδο διαπιστώνεται ότι μια νέα εποχή στην απεικόνιση του πρόσθιου ημιμορίου ξεκινάει και ταυτόχρονα ανοίγεται ένα μεγάλο πεδίο έρευνας τόσο στο κομμάτι της τοπογραφίας όσο και στο κομμάτι της βιομετρίας.
- Η ταχύτητα και η ευκολία στη μέτρηση είναι το πρώτο σημείο που αντιλαμβάνεται ο χρήστης.
- Η επαναληψιμότητα των μετρήσεων, όπως δείχνουν οι πρώτες μελέτες αλλά και η κλινική χρήση, είναι καλή.
- Φαίνεται να επηρεάζεται λιγότερο από το κακό δακρύϊκό φιλμ σε σχέση με τις πιο παλιές βιομετρίες ή τα κερατομετρικά των οπτικών βιομετριών, κάτι αρκετά σημαντικό στην εποχή μας όπου τα προβλήματα οφθαλμικής επιφάνειας γίνονται πιο συχνά.
- Είναι ιδιαίτερα σημαντικό να λαμβάνονται όλες οι πληροφορίες για μια διαθλαστική επέμβαση- είτε αυτή γίνεται στον κερατοειδή είτε γίνεται με επέμβαση στον φακό ταυτόχρονα και να γίνεται δυνατή η συνολική μελέτη του οπτικού συστήματος στον ίδιο άξονα μελέτης.
- Όλες οι μελέτες, οι φόρμουλες υπολογισμού ενδοφακών, οι χάρτες φυσιολογικών τιμών και οι αλγόριθμοι διάγνωσης κερατεκτασίας-κερατόκωνου έχουν γίνει για να διορθώσουν και να βελτιώσουν αδυναμίες των άλλων τεχνολογιών και δεν πρέπει να εφαρμόζονται σε μια τεχνολογία απεικόνισης με διαφορετική αρχή λειτουργίας.
- Θα πρέπει να γίνουν εκ νέου όλες οι μελέτες για τη συμπεριφορά των ενδοφακών, τo Effective Lens Position (ELP), τις σταθερές των ενδοφακών που θα χρησιμοποιούνται στα νέα μηχανήματα με OCT.
Συμπερασματικά, τα νέα OCT προσθίου ημιμορίου αποτελούν μια εξαιρετικά ενδιαφέρουσα τεχνολογία απεικόνισης του πρόσθιου ημιμορίου που αναμένεται να δώσει νέα στοιχεία τόσο στη διαθλαστική χειρουργική και στη χειρουργική του καταρράκτη αλλά και σε πολλές άλλες παθήσεις του πρόσθιου ημιμορίου.
Βιβλιογραφία
- Otero-Millan J., Troncoso X. G., Macknik S. L., Serrano-Pedraza I., Martinez-Conde S., “Saccades and microsaccades during visual fixation, exploration, and search: Founda- tions for a common saccadic generator,” Vis. 8(14), 21 (2008)
- Rolfs M., “Microsaccades: Small steps on a long way,” Vision Res. 49(20), 2415– 2441 (2009)
- Elias Pavlatos, David Huang, and Yan Li, Eye motion correction algorithm for OCT- based corneal topography –Biomed Opt Express 2020 Dec 1; 11(12): 7343–7356.
- Özyol P., Özyol E., “Agreement Between Swept-Source Optical Biometry and Scheimp- flug-based Topography Measurements of Anterior Segment Parameters,” J. Oph- thalmol. 169, 73–78 (2016)
- Lee Y. W., Choi C. Y., Yoon G. Y., “Comparison of dual rotating Scheimpflug–Placido, swept-source optical coherence tomography, and Placido–scanning-slit systems,” J. Cataract Refractive 41(5), 1018–1029 (2015)
- Savini G., Schiano-Lomoriello D., Hoffer K. J., “Repeatability of automatic measure- ments by a new anterior segment optical coherence tomographer combined with Plac- ido topography and agreement with 2 Scheimpflug cameras,” J. Cataract Refractive 44(4), 471–478 (2018)
- Schiano-Lomoriello, D., Hoffer, K.J., Abicca, I. et al. Repeatability of automated mea- surements by a new anterior segment optical coherence tomographer and biometer
