TOPOGRAFIA CORNEALE 2015:

come analizzarla Emanuela F. Legrottaglie,

Paolo Vinciguerra.

Humanitas Clinical and Research Center Via Manzoni 56, 20089 Rozzano (MILAN) – Italy Chairman: Paolo Vinciguerra, MD

Congresso OPI 19-9-2015 Roma ww

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Principi di ottica: Legge della riflessione degli specchi

La topografia corneale computerizzata è un metodo d’indagine quantitativa della superficie anteriore della cornea

• Misurazione del potere refrattivo della superficie

anteriore della cornea

• Ottenere il raggio di curvatura per ogni punto

della cornea

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• Anelli concentrici riproducono la geometria corneale ed evidenziano deformazioni e variazioni di curvatura.

• Bianco-neri massimo contrasto • Posizione dell’apice corneale nota (centro) • Sensibilità a messa a fuoco e centratura

Mire

Superficie riflettente Uniformità e levigatezza correlati alla regolarità del film lacrimale sono alla base della refrazione

e della specularità della superficie oculare.

Telecamere Ad alta risoluzione e elevata sensibilità luminosa ww

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Ottenute le distanze tra i pixel d’intersezione lungo i meridiani e le circonferenze

formule matematiche

calcolare raggio di curvatura

Come è possibile trasformare un rilievo di punti disposti in modo tridimensionale in

una mappa bidimensionale? www.o

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Algoritmi Formule che consentono di ricostruire la

superficie corneale in chiave bidimensionale mediante un procedimento

ripetitivo matematico-statistico.

- Algoritmo Assiale - Algoritmo Tangenziale o Istantaneo - Algoritmo Refrattivo - Algoritmo Altimetrico ww

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Valore del raggio

Centro di Curvatura Si considera la cornea come una superficie sferica vero per la zona ottica, mentre la cornea in periferia è asferica e questo comporta errore di stima ed approssimazione.

c

r

Algoritmo Assiale o sagittale

Primo algoritmo (modalità di lavoro naturale del topografo a riflessione più vicino all’oftalmometria) - Misura la curvatura di un punto della superficie corneale in direzione assiale rispetto al centro

-Calcolo geometrico della prima derivata tangente alla superficie, con centro di curvatura posto sulla perpendicolare all’apice corneale - Facilmente ripetibile

- Presente in tutti i modelli

- Primo algoritmo (modalità a riflessione più vicino all’oftalmometria) - Centro di curvatura posto sulla perpendicolare all’apice corneale. - Il raggio di curvatura coincide con la distanza assiale

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Mappa assiale (o sagittale) misura la curvatura di un punto corneale in direzione assiale rispetto al centro ed approssima il potere rifrattivo medio della cornea

Rappresentazione di tipo refrattivo in D, buona nella zona centrale Poco attendibile in periferia oltre i 3-4 mm

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Ma la cornea è ASFERICA

Se la cornea è “regolare” l’imprecisione è di scarso rilievo centro di curvatura cade lungo l’asse cheratoscopico passante per l’apice corneale. www.o

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L’apice del cono non coincide con l’asse cheratoscopico

NEL CHERATOCONO

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Algoritmo Tangenziale o istantaneo

• Calcolo geometrico svincolato dalla perpendicolare all’apice.

• Calcola i raggi di curvatura della superficie corneale considerando la tg ad ogni punto analizzato

• Asse cheratoscopico allineato con ogni punto della superficie corneale

• Misura la curvatura di un punto in direzione tangenziale rispetto agli altri

-

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Algoritmo Assiale

Algoritmo tangenziale

Approssima la cornea ad una superficie asferica

Analisi non influenzata dalla distanza dal centro corneale

Supera i limiti dell’algoritmo assiale fornendo rappresentazione con buona attendibilità della periferia

CORNEA NORMALE - Algoritmo istantaneo. Scala assoluta. Profilo prolato.

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Algoritmo Refrattivo Calcolo del potere corneale determinato con la formula

refrattiva (legge di Snell) per cui la cornea viene rappresentata come una superficie refrattiva.

Rappresenta il valore refrattivo

di ciascun punto corneale

i

r

Per il principio della rifrazione il rapporto tra i seni degli angoli di incidenza e di rifrazione è uguale al rapporto tra indice di rifrazione del secondo mezzo e indice di rifrazione del primo mezzo.

Legge di Snell: nisin θi = nrsin θr ww

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Algoritmi altimetrici -Forniscono informazioni sulla forma della cornea, non sul potere diottrico - Non esaminano la cornea in termini di curvatura ma di altezza di ogni punto analizzato rispetto ad una superficie di riferimento sferica (BFS), che offre la migliore approssimazione con la cornea.

Forniscono informazioni strettamente morfologiche (tridimensionali) sulla superficie corneale in microns

ed indirettamente informazioni funzionali.

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I colori Verdi rappresentano il “sea level” (Best Fit Sphere, migliore superficie sferica che approssima quella della cornea)

I colori Caldi stanno sopra il “sea level” (si elevano)

I colori Freddi stanno sotto il “sea level” (depressioni)

Colori variano d’intensità al variare della distanza dal BFS.

CORNEA NORMALE - Algoritmo altimetrico. Scala normalizzata. ww

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Scale Cromatiche

- Scala Assoluta - Scala Relativa o Normalizzata - Scala Aggiustabile o

personalizzata

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I dati numerici vengono trasformati in una sequenza di colori

SCALE CROMATICHE

Ogni colore corrisponde ad un raggio di curvatura (D per la curvatura e microns per l’elevazione)

• Blu = basso, piatto, profondo, spesso, o aberrato • Rosso = alto, curvo, superficiale, sottile, o focalizzato ww

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Scala assoluta Universalmente utilizzata, attribuisce un valore diottrico costante a ciascun colore Range da 101,5 a 9 D con intervalli di 5 D (minore risoluzione) per estremi superiori (101,5/50,5 D) ed inferiori (9/35,5 D) ed intervalli che si riducono ad 1/1,5 D (maggiore risoluzione) per range intermedi (50/35 D), più riscontrati Valutazione globale, immediata del profilo corneale. Possibilità di confrontare con esami precedenti ww

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CORNEA NORMALE Algoritmo assiale. Scala assoluta.

Profilo prolato.

CORNEA NORMALE - Algoritmo istantaneo. Scala assoluta. Profilo

prolato.

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Scala relativa o normalizzata • Range diottrico dipende esclusivamente dalle caratteristiche della cornea in esame (intervalli della

scala compresi tra un massimo ed un minimo in base ai valori diottrici rinvenuti nella cornea)

• Gli intervalli colorimetrici si riducono sensibilmente (0.4-0.5 D) consentendo di analizzare dettagliatamente

la cornea ma non confrontare con esami diversi

• Sovrastima minime variazioni ed intervalli cromatici soprattutto in cornee con curvature non omogenee.

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CORNEA NORMALE - Algoritmo istantaneo. Scala normalizzata. Profilo prolato.

CORNEA NORMALE - Algoritmo altimetrico. Scala normalizzata. www.o

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Scala aggiustabile • L’ operatore ha la possibilità di modificare

l’intervallo in D, creando una scala personalizzata a seconda delle esigenze

• Si possono analizzare variazioni diottriche

anche di 0.10 D

• E’ consigliabile attribuire il colore verde sempre a valori diottrici di 43 D per

ottenere zone a potere diottrico maggiore in rosso e zone a potere diottrico minore in

blu. www.o

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Maggiore è l’ASTIGMATISMO maggiore sarà la distribuzione

cromatica

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ASTIGMATISMO - Elaborazione con algoritmo assiale (in alto) e con algoritmo tangenziale (in basso). Scala

assoluta. La mappa cromatica di un astigmatismo regolare assume un aspetto a clessidra orientata verso

il meridiano più refrattivo.

ASTIGMATISMO - Elaborazione con algoritmo assiale (in alto) e con algoritmo

tangenziale (in basso). Scala normalizzata. Con una scala colorimetrica più sensibile

meglio si colgono gli aspetti della clessidra astigmatica dell’immagine precedente www.o

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INDICI NUMERICI Indici matematici che permettono di interpretare le mappe Indicativi delle caratteristiche di uniformità e qualità ottica della superficie corneale SIM K: cheratometria simulata relativa alla curvatura corneale nei 3 mm centrali : - K1 valore diottrico medio sul meridiano più curvo, - K2 su quello perpendicolare a k1. Non vengono riportati astigmatismi <0.2, non significativi, considerati come sferici CYL: valore di astigmatismo riscontrato tra K1 K2 ww

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– Meridiani: valori cheratometrici sul meridiano a maggior curvatura e su quello a minor curvatura (cilindro corneale nelle zone a 3 mm, 5 mm e 7 mm )

– Emimeridiani più piatti e più

curvi nelle zone a 3, 5 e 7 mm

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Indice di asfericità Q indica quanto cambia la curvatura dal centro alla periferia. Cornea è normalmente un’ellisse prolata (più curva al centro e più piatta in periferia). Q= -0,26 Indici di asfericità corneale a 8 mm, a 4.5 mm ¾ Q = 0 (cerchio) ¾ -1<Q < 0 (ellisse prolata) ¾ Q = -1 (parabola) ¾ Q < -1 (iperbole) ¾ Q > 0 (ellisse oblata) Possibilità di impostare mm o D per le misurazioni di curvatura o di esprimere l’eccentricità e, fattore di forma p ed SF

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INDICI CHERATOREFRATTIVI calcolati per un’area di 4,5 mm LSA: aberrazione sferica longitudinale

Irregolarità di curvatura: deviazione standard delle curvature istantanee rispetto ad una superficie asferica di best fit.

SAI (Surface Asymmetry Index): indice di asimmetria. Calcolando la somma delle differenze tra i valori diottrici di punti corrispondenti su 2 metà dello stesso meridiano (emi-meridiani). <0.5, 0.5-1, >1 ww

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AK: curvatura apicale Curvatura istantanea dell’apice corneale (massima curvatura) AK<48 nei limiti AK >48<50 sospetto kcono >50 anomalo

AGC: gradiente di curvatura apicale Variazione media della curvatura corneale istantanea prendendo come riferimento la curvatura apicale e quella del perimetro del cono

SI: Indice di Simmetria Differenza fra la curvatura istantanea media di 2 zone circolari simmetriche (sup e inf). Valori positivi indicano che la zona inferiore è più curva della superiore e viceversa. Stessa stadiazione: <1.5 normale >1.5< 2 sospetto >2 anomalo

Indice di screening del cheratocono basati sulla differenza di curvatura tra metà inf e sup. KPI (Keratoconus prediction index) ottenuto dall’analisi degli indici in %di probabilità di KC

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Sommario presenta contemporaneamente tutte le informazioni calcolate per l’esame visualizzato. E’ possibile muovere il cursone su un determinato punto della topografia e rinvenire il valore di curvatura o diottrico specifico (meridiano, asse, valore in D o mm, distanza dall’apice corneale)

Postop. MIOPIA

Cheratocono www.o

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1 month post CXL

7 days post CXL

PRE with epithelium

A 7 gg cono appare più largo e di curvatura elevata

A 1 mos cono appare ancora largo e di curvatura incrementata

Mappe differenziali per il controllo del follow-up

Nelle mappe differenziali i colori non rappresentano i poteri diottrici effettivi ma il valore in D della differenza tra le 2 cornee esaminate. ww

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Analisi del fronte d’onda corneale

• Decomposizione in polinomi di Zernike delle altimetrie corneali • Sommario di fronte d’onda corneale a pupilla impostabile • Un sommario di qualità visiva

Aberrazioni in miope a 7 mm e sommario di qualità visiva

Aberrazioni in Kcono a 7 mm e sommario di qualità visiva

Visus vs Diametro vs PSF

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ANGOLO K Distanza tra Centro pupillare e Asse visivo

0.61mm

Centro Pupillare

Asse Visivo

0.04 mm

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Cosa tenere in considerazione?

1. Posizione del paziente e della mentoniera 2. Fissazione 3. Ombra del naso 4. Film lacrimale 5. Ammiccamento 6. Copertura topografica 7. Arcata sopracigliare

L’Acquisizione

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Film lacrimale Topografia mostra la riflessione del film lacrimale… No film ÆNo topo!

Creare anelli nuovi Rimuovere gli artefatti ww

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Tener conto di : - Regolarità e continuità degli anelli

- Buon contrasto - Circolarità e simmetria degli anelli - Assenza di anelli - Focalizzazione - Centratura

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- Distanza tra anelli : maggiore è la distanza fra gli anelli minore sarà il potere diottrico corneale (anelli più ravvicinati indicano zone a maggior curvatura, anelli più distanziati zone a maggior appiattimento)

Stima dell’eccentricità corneale In cornea prolata la distanza aumenta dal centro alla

periferia, nel cheratocono si accentua tale eccentricità

• Sferico

Più vicini = più curvo www.o

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OD CHERATOCONO - Videocheratoscopia. Avvicinamento degli anelli in sede infero-temporale sede del cheratocono.

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Bassa copertura

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Arcata sopracigliare + film insoddisfacente + messa a fuoco

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Arcata sopraccigliare

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L’obiettivo:

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Distinzione tra:

• Patologia • Artefatto • Alterazione del film lacrimale

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CHERATOCONO

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OD CHERATOCONO in algoritmo assiale. Scala assoluta. zona di maggior curvatura localizzata nel settore infero-temporale con poteri diottrici progressivamente decrescenti verso la periferia. ww

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CHERATOCONO - Algoritmo assiale. Scala Normalizzata. Aumento di curvatura localizzato nel settore IT con estensione maggiore rispetto all’elaborazione con algoritmo tangenziale. ww

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CHERATOCONO con algoritmo Tangenziale. Scala Normalizzata. L’estensione del cheratocono appare minore rispetto all’elaborazione assiale. ww

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CHERATOCONO - Algoritmo altimetrico. Scala normalizzata. I

colori caldi rappresentano le zone

che si trovano al di sopra della Superficie di riferimento, cornea

normale. www.o

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Cxl nel tempo: da cheratocono ad astigmatismo irregolare

1.0 -2.25@7 0,9 -0,75 -2.00@20 0,9 -2,50@15 6 mos post cxl (-0,14 D) 1 yrs post cxl (-3,42 D)

Pre cxl (44,57 D) 1 mos post cxl (+1,02 D) 3 mos post cxl (-0,37 D)

0,9 con -2,50 @15 1.0 con -2.00@10

Mappe Differentiali Tangentiali

Da pre op a 1yrs post cxl -3,42 D

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Videocheratoscopia.

ARTEFATTI..

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ARTEFATTI - Elaborazione delle precedenti videocheratoscopie con algoritmo assiale. La prima è acquisita correttamente. Scala assoluta. www.o

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Artefatto?

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Alterazione film?

Paolo Vinciguerra M.D.

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CHERATOCONO?

CHERATOCONGIUNTIVITE

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LAGOFTALMO

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Take home messages

1. Acquisizione è fondamentale 2. Non demandare a tecnici o ortottisti se

non di fiducia 3. Sempre valutare la cheratoscopia che

rappresenta la base della topografia 4. Saper riconoscere gli artefatti 5. Importanza anche per specialisti non

esclusivamente della cornea www.o

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Grazie per l’attenzione

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