способ определения толщины слезного зазора под жесткой контактной линзой

Формула изобретения

Способ определения толщины слезного зазора под жесткой контактной линзой путем оценки интенсивности люминесценции слезы, окрашенной флюоресцеином натрия, отличающийся тем, что проводят цифровую фоторегистрацию поверхности линзы через светофильтр, пропускающий длину волны 530-540 нм, измеряют на цифровой фотографии среднюю яркость пикселей, соответствующих зоне максимального подъема слезы в мениске по периферии контактной линзы, среднюю яркость пикселей, соответствующих кромке контактной линзы, яркость пикселя, соответствующего исследуемой точке контактной линзы, и вычисляют для этой точки толщину слезного зазора по формуле

где Н - толщина слезного зазора в исследуемой точке под контактной линзой;

В - яркость пикселя, соответствующего этой точке на цифровой фотографии;

В_m - средняя яркость пикселей, соответствующих зоне максимального подъема слезы в мениске по периферии контактной линзы;

B_r - средняя яркость пикселей, соответствующих кромке контактной линзы;

l - толщина кромки контактной линзы.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к офтальмологии и предназначено для количественного определения толщины слезного зазора под задней поверхностью жесткой контактной линзы (ЖКЛ) на основе математического анализа цифровых изображений.

В настоящее время толщина слезного зазора под жесткой контактной линзой оценивается исследователем субъективно на основании данных, полученных путем оценки интенсивности люминесценции слезы, окрашенной флюоресцеином натрия, под ЖКЛ [Киваев А.А., Шапира Е.И. Контактная коррекция зрения. М.: Медицина, 2000, стр. 34-40]. Оценка производится путем окрашивания слезы флюоресцеином натрия (Ф-Na) и последующей биомикроскопией переднего отрезка глаза с контактной линзой. Исследователь визуально анализирует картину интенсивности люминесценции слезного зазора между эпителием роговицы и задней поверхностью контактной линзы, на основании чего делается субъективное заключение о качестве ее посадки (Фиг 1). С помощью этого метода можно определить лишь место контакта задней поверхности ЖКЛ с эпителием роговицы и невозможно количественно определить толщину слезного зазора и распределение слезы под ЖКЛ. Таким образом, на сегодняшний день отсутствует методика количественной оценки качества посадки ЖКЛ.

Задачей изобретения является разработка способа оценки качества посадки жесткой контактной линзы, который позволяет устранить недостатки ближайшего аналога в виде отсутствия возможности количественного определения толщины слезного зазора, что позволило бы повысить точность подбора ЖКЛ.

В основу разработанной методики легла прямая зависимость яркости люминесценции от толщины слезного зазора. Основной проблемой, исключающей применение данной зависимости для прямого вычисления величины слезного зазора, является неизвестная текущая концентрация флюоресцеина натрия (Ф-Na). Метод окрашивания не позволяет дозировать начальное количество люминофора, и кроме того, концентрация падает за счет постоянной секреции слезы, поэтому эталоном выбран участок окрашенной слезной пленки известной толщины. Исходя из яркости данного участка возможно вычисление толщины слезного зазора по всей площади линзы. Такой эталонной областью может служить мениск слезной жидкости, прилегающей к кромке ЖКЛ.

При вычитании из максимальной светимости (L_m), соответствующей максимальному подъему слезы в мениске (Фиг. 2), базовой светимости слезного зазора под кромкой линзы (L_r) вычисляется светимость столба слезы, соответствующая толщине кромки линзы (l). На основе этого вычисляется удельная светимость пленки слезы (L_lmkm).

L _lmkm=(L_m-L_r )/l,

где L_lmkm - удельная светимость пленки слезы, при текущей концентрации Ф-Na в текущих условиях наблюдения, L_m - светимость пленки слезы в максимуме подъема в мениске, L_r - светимость пленки слезы в прилегающей области линзы к мениску, l - толщина кромки линзы.

Исходя из удельной светимости пленки слезы (L_lmkm) можно вычислить толщину пленки, зная яркость люминесценции в исследуемой точке:

H=L/L _lmkm,

где L_lmkm - удельная светимость столба слезы при текущей концентрации Ф-Na в текущих условиях наблюдения, L - светимость столба слезы в произвольной точке под поверхностью линзы, H - толщина слезного зазора в произвольной точке.

Учитывая, что яркость люминесценции в каждой точке пропорциональна яркости аналогичного пикселя на цифровой фотографии (в условии нормальной экспозиции), вычислим толщину слезного зазора в произвольной точке:

где Н - толщина слезного зазора в исследуемой точке под контактной линзой, В - яркость пикселя, соответствующего этой точке на цифровой фотографии, В_m - средняя яркость пикселей, соответствующих зоне максимального подъема слезы в мениске по периферии контактной линзы, B _r - средняя яркость пикселей, соответствующих кромке контактной линзы, l - толщина кромки контактной линзы.

Проверка работоспособности методики проведена на 9 пациентах (10 глаз).

Были отобраны кератотопограммы, соответствующие цифровым фотографиям, пригодным для вычисления толщины слезного зазора. Для каждой топограммы вручную (программа Surfer 7.0) был вычислен параметр элевации (отклонение от сферического компонента) на всей площади роговицы. Далее, был вычислен коэффициент корреляции между показателем элевации и толщиной слезного зазора для 84-143 точек для каждого изображения и соответствующей топограммы.

Отмечена отрицательная корреляция (К_к=-0.78) толщины слезного зазора и отклонения роговицы от сферического компонента в совокупности точек исследования для каждого пациента, что согласуется с теоретическими предпосылками (Фиг. 3).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является контроль точности подбора жестких контактных линз и улучшение качества посадки. В результате этого предложен и апробирован в клинической практике метод, позволяющий численно определить толщину слезного зазора, что может существенно повысить точность и облегчить подбор ЖКЛ.

Технический результат достигается за счет точного расчета несоответствия формы линзы и формы роговицы, т.е. толщины слезного зазора.

Способ осуществляют следующим образом.

Производят примерку ЖКЛ. При подборе используют ЖКЛ с толщиной кромки l=145 мкм. Для визуализации изображения, индуцированного посадкой контактных линз, слезу окрашивают стандартными пробниками с Ф-Na либо закапывают одну каплю флюоресцеина в нижний свод. Цифровую фотосъемку переднего отрезка глаза с ЖКЛ производят на фотощелевой лампе «Karl Zeiss» с люминесцентной ФС-лампой на цифровой фотоаппарат Canon EOS D300 (6.1 мегапиксел)(Фиг. 1). Выделяют зеленый канал изображения.

На полученном изображении измеряется яркость 25-50 пикселей, соответствующих зоне максимального подъема слезы в мениске (B ₁, B₂, В₃...В _n).

Вычисляем среднюю яркость пикселя, соответствующего зоне максимального подъема слезы в мениске: В _m=(B₁+В₂+В ₃+...+В_n)/n.

Далее, измеряем яркость 25-50 пикселей, соответствующих кромке контактной линзы (В'₁, В'₂ , В'₃...В'_n ).

Вычисляем среднюю яркость пикселя, соответствующего кромке контактной линзы: В_r=(В' ₁+В'₂+В'₃ +...+В'_n)/n.

Измерим яркость пикселя в исследуемой точке контактной линзы (В). Вычислим толщину слезного зазора (Н) в произвольной точке по формуле:

где Н - толщина слезного зазора в исследуемой точке под контактной линзой, В - яркость пикселя, соответствующего этой точке на цифровой фотографии, В_m - средняя яркость пикселей, соответствующих зоне максимального подъема слезы в мениске по периферии контактной линзы, B _r - средняя яркость пикселей, соответствующих кромке контактной линзы, l - толщина кромки контактной линзы.

Измерения и вычисления автоматизированы и реализованы в программе LensSurfase 1.0.

Пример 1. Больной Н.

Диагноз: кератоконус III стадии правого глаза.

Произвели примерку пробной ЖКЛ со следующими параметрами: R₁=6,8; R ₂=7.4; R₃=8.8×0.7; диаметр 9.3 мм, толщина кромки l=145 мкм. Пациенту закапали одну каплю флюоресцеина натрия в нижний свод. Клинически отмечается касание задней поверхности ЖКЛ в центре, большой слезный зазор на периферии, излишняя подвижность линзы.

Затем произвели цифровую фотосъемку переднего отрезка глаза с ЖКЛ на фотощелевой лампе «Karl Zeiss» с люминесцентной ФС-лампой на цифровой фотоаппарат Canon EOS D300 (6.1 мегапиксел). Выделили зеленый канал изображения. На полученном изображении измерили яркость 25 пикселей, соответствующих зоне максимального подъема слезы в мениске (B₁, B ₂, В₃...B₂₅ ). Вычислили среднюю яркость пикселя, соответствующего зоне максимального подъема слезы в мениске: В_m=220,26. Далее, измерили яркость 25 пикселей, соответствующих кромке контактной линзы (B'₁, В'₂ , В'₃...В'₂₅ ) с вычислением средней яркости пикселя, соответствующего кромке контактной линзы: B_r=18,76.

Измерили яркость пикселя в центре контактной линзы (В=1). Вычислили толщину слезного зазора (Н) в центре ЖКЛ по формуле:

где Н - толщина слезного зазора в исследуемой точке под контактной линзой, В - яркость пикселя, соответствующего этой точке на цифровой фотографии, В_m - средняя яркость пикселей, соответствующих зоне максимального подъема слезы в мениске по периферии контактной линзы, B _r - средняя яркость пикселей, соответствующих кромке контактной линзы, l - толщина кромки контактной линзы. Н=1·145/(220,26-18,76)=0,71.

Получили результат: Н=0,71 мкм в центральной зоне ЖКЛ, что в 10 раз меньше оптимального значения.

После определения величины слезного зазора определили окончательные параметры ЖКЛ, которые составили: R₁=6,4; R ₂=7.0; R₃=8.4×0.7; диаметр 9.3 мм, толщина кромки l=145 мкм.

Пациенту закапали одну каплю флюоресцеина натрия в нижний свод. Затем произвели цифровую фотосъемку переднего отрезка глаза с ЖКЛ на фотощелевой лампе «Karl Zeiss» с люминесцентной ФС-лампой на цифровой фотоаппарат Canon EOS D300 (6.1 мегапиксел). Величину слезного зазора вычислили по указанному выше алгоритму. Получили результат: величина слезного зазора в центре Н=12,2 мкм, что соответствует его оптимальному значению.

Пример 2. Больной С.

Диагноз: миопия средней степени, сложный миопический астигматизм правого глаза.

Произвели примерку пробной ЖКЛ со следующими параметрами: R ₁=7.0; R₂=8.0×1.0; диаметр 9.5 мм, толщина кромки l=145 мкм. Пациенту закапали одну каплю флюоресцеина натрия в нижний свод. Клинически отмечается «крутая» посадка линзы, большой слезный зазор, на периферии линза плотно прилегает к роговице, слезный зазор отсутствует.

Затем произвели цифровую фотосъемку переднего отрезка глаза с ЖКЛ на фотощелевой лампе «Karl Zeiss» с люминесцентной ФС-лампой на цифровой фотоаппарат Canon EOS D300 (6.1 мегапиксел). Выделили зеленый канал изображения. На полученном изображении измерили яркость 25 пикселей, соответствующих зоне максимального подъема слезы в мениске (B ₁, B₂, В₃...В ₂₅). Вычислили среднюю яркость пикселя, соответствующего зоне максимального подъема слезы в мениске: В _m=219,53. Далее, измерили яркость 25 пикселей, соответствующих кромке контактной линзы (B'₁, В' ₂, В'₃...В' ₂₅) с вычислением средней яркости пикселя, соответствующего кромке контактной линзы: В_r=27,26.

Измерили яркость пикселя в исследуемой точке контактной линзы (В=245). Вычислили толщину слезного зазора (Н) в центре ЖКЛ по формуле:

где Н - толщина слезного зазора в исследуемой точке под контактной линзой, В - яркость пикселя, соответствующего этой точке на цифровой фотографии, В_m - средняя яркость пикселей, соответствующих зоне максимального подъема слезы в мениске по периферии контактной линзы, B _r - средняя яркость пикселей, соответствующих кромке контактной линзы, l - толщина кромки контактной линзы. Н=245·145/(219,53-27,26)=184,7 мкм.

Получили результат: величина слезного зазора в центре (Н=184,7) мкм в центральной зоне ЖКЛ, что в существенно превышает его оптимальное значение.

После определения величины слезного зазора определили окончательные параметры ЖКЛ, которые составили: R₁=7.3; R₂=8.3×1.0; диаметр 9.5 мм, толщина кромки l=145 мкм.

Пациенту закапали одну каплю флюоресцеина натрия в нижний свод. Клинически определяется слабое свечение флюоресцеина в центральной зоне под ЖКЛ, с плавным усилением интенсивности флюоресценции от центра к периферии ЖКЛ.

Затем произвели цифровую фотосъемку переднего отрезка глаза с ЖКЛ на фотощелевой лампе «Karl Zeiss» с люминесцентной ФС-лампой на цифровой фотоаппарат Canon EOS D300 (6.1 мегапиксел). Величину слезного зазора вычислили по указанному выше алгоритму.

Получили результат: величина слезного зазора в центре (Н) 13,1 мкм, что в пределах его оптимальных значений.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет осуществлять оптимальный подбор ЖКЛ с помощью определения величины толщины слезного зазора.