RU2814629C1 - Method for calculating optical power of intraocular lens based on personalized eye simulation - Google Patents
Method for calculating optical power of intraocular lens based on personalized eye simulation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2814629C1 RU2814629C1 RU2023117122A RU2023117122A RU2814629C1 RU 2814629 C1 RU2814629 C1 RU 2814629C1 RU 2023117122 A RU2023117122 A RU 2023117122A RU 2023117122 A RU2023117122 A RU 2023117122A RU 2814629 C1 RU2814629 C1 RU 2814629C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iol
- lens
- thickness
- anterior chamber
- parameters
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title abstract 2
- 210000001508 eye Anatomy 0.000 claims abstract description 40
- 210000002159 anterior chamber Anatomy 0.000 claims abstract description 26
- 210000004087 cornea Anatomy 0.000 claims abstract description 26
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 claims abstract description 23
- 210000005252 bulbus oculi Anatomy 0.000 claims abstract description 13
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 23
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 2
- 230000002980 postoperative effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000000860 keratorefractive effect Effects 0.000 description 6
- 238000012014 optical coherence tomography Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 208000002177 Cataract Diseases 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 description 3
- 206010020675 Hypermetropia Diseases 0.000 description 2
- 206010036346 Posterior capsule opacification Diseases 0.000 description 2
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 230000001054 cortical effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 2
- 230000004305 hyperopia Effects 0.000 description 2
- 201000006318 hyperopia Diseases 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 208000001491 myopia Diseases 0.000 description 2
- 230000004379 myopia Effects 0.000 description 2
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 2
- 230000004382 visual function Effects 0.000 description 2
- RNAMYOYQYRYFQY-UHFFFAOYSA-N 2-(4,4-difluoropiperidin-1-yl)-6-methoxy-n-(1-propan-2-ylpiperidin-4-yl)-7-(3-pyrrolidin-1-ylpropoxy)quinazolin-4-amine Chemical compound N1=C(N2CCC(F)(F)CC2)N=C2C=C(OCCCN3CCCC3)C(OC)=CC2=C1NC1CCN(C(C)C)CC1 RNAMYOYQYRYFQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 210000000695 crystalline len Anatomy 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000004452 decreased vision Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 201000000766 irregular astigmatism Diseases 0.000 description 1
- 238000002430 laser surgery Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 201000010041 presbyopia Diseases 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011477 surgical intervention Methods 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, а точнее к офтальмологии и предназначено для повышения расчетной точности оптической силы интраокулярной линзы, имплантируемой пациентам в ходе оперативного лечения катаракты, в том числе у пациентов после проведенных ранее кераторефракционных вмешательств.The invention relates to medicine, and more precisely to ophthalmology, and is intended to increase the calculated accuracy of the optical power of an intraocular lens implanted in patients during surgical treatment of cataracts, including in patients after previously performed keratorefractive interventions.
Современные методы хирургического лечения катаракты направлены на получение запланированного рефракционного результата, позволяющего обеспечить максимально возможные зрительные функции. Первостепенное значение приобретает возможность точного расчета преломляющей силы имплантируемой оптической линзы. Существующие методы расчета оптической силы линзы делятся на методы с использованием формул тонкой линзы и метод трассировки лучей. Широко применяющиеся формулы, основанные на математическом подходе (Hoffer Q, Holladay 1, SRK/T и др.), в большинстве, предназначены для усредненных параметров глазного яблока (длина глаза, преломляющая поверхность роговицы), и при использовании на глазах, выходящих за рамки стандартных, требуют дополнительных корректировок, зачастую основанных на личном опыте и интуиции. Сложности связаны с предсказанием эффективной позиции линзы (EPL), изменением кератотопографического индекса роговицы в глазах после кераторефракционных операций (Лазик, кератотомия), недооценки или переоценки преломляющей силы роговицы, «короткой» длиной глаза и др. (Dai M-L, Wang Q, Lin Z-S et al. Posterior corneal surface differences between non-laser in situ keratomileusis (LASIK) and 10-year post-LASIK myopic eyes. Acta Ophthalmol. 96(2), e127-e133. doi:10.1111/aos.13532). Опубликованные исследования эффективности различных формул у пациентов, с выходящими за рамки стандартных параметров, демонстрируют неоднозначные результаты применения формул разного поколения (Першин К.Б., Пашинова Н.Ф., Лих И.А., Цыганков А.Ю., Легких С.Л. Особенности расчета оптической силы интраокулярных линз на экстремально коротких глазах // Офтальмология. - 2022. - Т. 19, №1. - С. 91-97.).Modern methods of surgical treatment of cataracts are aimed at obtaining the planned refractive result, allowing to ensure the maximum possible visual functions. Of paramount importance is the ability to accurately calculate the refractive power of the implanted optical lens. Existing methods for calculating lens power are divided into methods using thin lens formulas and ray tracing method. Widely used formulas based on a mathematical approach (Hoffer Q, Holladay 1, SRK/T, etc.), for the most part, are intended for average parameters of the eyeball (eye length, refractive surface of the cornea), and when used on eyes that go beyond standard, require additional adjustments, often based on personal experience and intuition. Difficulties are associated with predicting the effective position of the lens (EPL), changes in the keratotopographic index of the cornea in eyes after keratorefractive surgery (Lasik, keratotomy), underestimation or overestimation of the refractive power of the cornea, “short” eye length, etc. (Dai M-L, Wang Q, Lin Z-S et al. Posterior corneal surface differences between non-laser in situ keratomileusis (LASIK) and 10-year post-LASIK myopic eyes. Acta Ophthalmol. 96(2), e127-e133. doi:10.1111/aos.13532). Published studies of the effectiveness of various formulas in patients with parameters beyond standard parameters demonstrate ambiguous results from the use of formulas of different generations (Pershin K.B., Pashinova N.F., Likh I.A., Tsygankov A.Yu., Legkikh S. L. Features of calculating the optical power of intraocular lenses on extremely short eyes // Ophthalmology. - 2022. - T. 19, No. 1. - P. 91-97.).
Ошибки, связанные с эффективной позицией линзы (EPL), как правило, основаны на недоступности во многих случаях, предшествующих кераторефракционной хирургии, данных преломляющей силы роговицы, приводя к ее переоценке и обуславливая гиперметропическую рефракцию после операции (Батьков Е.Н. Расчет оптической силы интраокулярной линзы при рефракционной хирургии «экстремальной» гиперметропии // Вестник офтальмологии. - 2019. - Т. 135, №1. - С. 21 - 27). После процедуры Лазик, выполненной по поводу миопии, величина кератометрического индекса уменьшается пропорционально величине коррекции. При этом, имеет значение как вид проведенной коррекции (гипеметропический или миопический Лазик), так и объем выполненной коррекции (степень дооперационной миопии или гиперметропии). В случаях с радиальной кератотомией в анамнезе, преломляющая сила роговицы отличается нерегулярностью, неправильным определением радиуса кривизны, вследствие малых оптических зон, сложностью определения точных кераторефракционных показателей (Kim K, Seok K, Kim W. Multifocal Intraocular Lens Results in Correcting Presbyopia in Eyes After Radial Keratotomy. Eye Contact Lens. 2017;43(6):e22-e25; Donnell PJ, Nizam A, Waring GO. Moming-to-evening change in refraction, corneal curvature, and visual acuity 11 years after radial keratotomy in the prospective evaluation of radial keratotomy study. The PERK Study Group.Ophthalmology. 1996; 103(2):233-9). Устранить данную погрешность можно либо путем пересчета значений кератометрического индекса, либо использовать для расчетов непосредственно значения кривизны обеих поверхностей роговицы, измеренные с помощью Шаймпфлюг-камеры или оптической когерентной томографии. Последний подход может быть реализован путем построения оптических моделей глазного яблока на основе индивидуальных измерений переднего отрезка методом трассировки лучей с использованием компьютерных программ, предназначенных для проектирования оптических систем. Данный метод позволяет проводить точные вычисления, сохраняя только ошибки, присущие биометрическим измерениям, а в программном обеспечении Zemax можно проектировать и анализировать любую оптическую систему. Неоспоримым являются преимущества метода трассировки лучей: результат не зависит от кератометрического индекса, так как используются реальные данные моделируемой оптической системы, нет необходимости учитывать эффективную позицию линзы, так как рассчитывается геометрическое положение линзы, и расчет можно проводить при измененной поверхности роговицы. Точность полученных расчетов не зависит от длины глаза и особенностей преломляющих поверхностей, что особенно актуально для пациентов после кераторефракционных вмешательств в анамнезе.Errors associated with the effective position of the lens (EPL), as a rule, are based on the unavailability in many cases preceding keratorefractive surgery of data on the refractive power of the cornea, leading to its overestimation and causing hypermetropic refraction after surgery (Batkov E.N. Calculation of intraocular optical power lenses for refractive surgery of “extreme” hypermetropia // Bulletin of Ophthalmology. - 2019. - T. 135, No. 1. - P. 21 - 27). After the Lasik procedure performed for myopia, the value of the keratometric index decreases in proportion to the amount of correction. In this case, both the type of correction performed (hypemetropic or myopic Lasik) and the amount of correction performed (degree of preoperative myopia or hypermetropia) matter. In cases with a history of radial keratotomy, the refractive power of the cornea is characterized by irregularity, incorrect determination of the radius of curvature due to small optical zones, and difficulty in determining accurate keratorefractive indices (Kim K, Seok K, Kim W. Multifocal Intraocular Lens Results in Correcting Presbyopia in Eyes After Radial Keratotomy Eye Contact Lens 2017;43(6):e22-e25 Donnell PJ, Nizam A, Waring GO Momming-to-evening change in refraction, corneal curvature, and visual acuity 11 years after radial keratotomy in the prospective evaluation of radial keratotomy study. The PERK Study Group. Ophthalmology. 1996; 103(2):233-9). This error can be eliminated either by recalculating the values of the keratometric index, or by directly using the curvature values of both surfaces of the cornea, measured using a Scheimpflug camera or optical coherence tomography, for calculations. The latter approach can be implemented by constructing optical models of the eyeball based on individual measurements of the anterior segment using ray tracing using computer programs designed for the design of optical systems. This method allows for accurate calculations, retaining only the errors inherent in biometric measurements, and Zemax software can design and analyze any optical system. The advantages of the ray tracing method are undeniable: the result does not depend on the keratometric index, since real data from the simulated optical system is used, there is no need to take into account the effective position of the lens, since the geometric position of the lens is calculated, and the calculation can be carried out with a changed surface of the cornea. The accuracy of the obtained calculations does not depend on the length of the eye and the characteristics of the refractive surfaces, which is especially important for patients with a history of keratorefractive interventions.
По данным литературы, достижение рефракции цели в пределах ±0,5 дптр в глазах после кератотомии (КТ) составляет 29-87,5%, в глазах после гиперметропического Lasik 38,1-71,9%, миопического Lasik0-85% (Wang Li, Koch DD. Intraocular lens power calculations in eyes with previous corneal refractive surgery: Challenges, approaches, and outcomes. Taiwan J Ophthalmol. 2021;12(1):22-31. doi: 10.4103/tjo.tjo_38_21).According to the literature, achieving target refraction within ±0.5 diopters in eyes after keratotomy (CT) is 29-87.5%, in eyes after hyperopic Lasik 38.1-71.9%, myopic Lasik 0-85% (Wang Li, Koch D.D. Intraocular lens power calculations in eyes with previous corneal refractive surgery: Challenges, approaches, and outcomes. Taiwan J Ophthalmol. 2021;12(1):22-31. doi: 10.4103/tjo.tjo_38_21).
Таким образом, проблема корректного расчета оптической силы ИОЛ на глазах с отличными от стандартных показателями, носит неразрешенный характер и нуждается в поиске методов, способных обеспечить запланированный рефракционный результат, независимо от анатомических особенностей оперируемых глаз. В данном аспекте построение персонализированных моделей глаз, с использованием индивидуальных биометрических данных и учитывающих аберрации глаза, может рассматриваться как перспективный метод повышения точности расчета.Thus, the problem of correct calculation of IOL optical power in eyes with different from standard indicators is unresolved and requires the search for methods that can provide the planned refractive result, regardless of the anatomical features of the operated eyes. In this aspect, the construction of personalized eye models, using individual biometric data and taking into account eye aberrations, can be considered as a promising method for increasing calculation accuracy.
Известен способ расчета оптической силы ИОЛ с использованием метода трассировки лучей в программе OKULIX (Ingenieurbu..roderLeu, Hillerse, Germany). Измерения топографии роговицы, полученные с C-Scan (TechnomedGmbH, Германия) и осевая длина глаза IOLMaster (Carl Zeiss, Германия), выраженные в миллиметрах, импортируются в программу OKULIX с последующим выбором рефракции цели в диоптриях и из базы данных необходимой модели ИОЛ (Rabsilber ТМ, Reuland AJ, Holzer MP, Auffarth GU. Intraocular lens power calculation using ray tracing following excimer laser surgery. Eye (Lond). 2007;21(6):697-701.). Особенностью данного метода является, присущая алгоритму трассировки лучей, независимость применения от параметров длины глаза пациента. Данный метод отличается точностью, однако может иметь погрешности при расчете у пациентов с неправильным роговичным астигматизмом (Langer J, Shajari М, Kreutzer Т, Priglinger S, Mayer WJ, Mackert MJ. Predictability of Refractive Outcome of a Small-Aperture Intraocular Lens in Eyes with Irregular Corneal Astigmatism. J Refract Surg. 2021;37(5):312-317.). Кроме того, для его применения необходимо наличие дополнительного оборудования, а именно: программный комплекс OKULIX, доступный в виде программного модуля на USB носителе, который можно интегрировать в топограф TMS-4, TMS-5 или OCT SS-1000 для автоматического приема и обработки данных.There is a known method for calculating the optical power of an IOL using the ray tracing method in the OKULIX program (Ingenieurbu .. roderLeu, Hillerse, Germany). Measurements of corneal topography obtained from C-Scan (Technomed GmbH, Germany) and axial length of the eye IOLMaster (Carl Zeiss, Germany), expressed in millimeters, are imported into the OKULIX program, followed by selection of the target refraction in diopters and from the database of the required IOL model (Rabsilber TM, Reuland AJ, Holzer MP, Auffarth GU. Intraocular lens power calculation using ray tracing following excimer laser surgery. Eye (Lond). 2007;21(6):697-701.). A feature of this method is that, inherent in the ray tracing algorithm, the application is independent of the patient’s eye length parameters. This method is accurate, but may have calculation errors in patients with irregular corneal astigmatism (Langer J, Shajari M, Kreutzer T, Priglinger S, Mayer WJ, Mackert MJ. Predictability of Refractive Outcome of a Small-Aperture Intraocular Lens in Eyes with Irregular Corneal Astigmatism J Refract Surg 2021;37(5):312-317). In addition, its use requires additional equipment, namely: the OKULIX software package, available as a software module on a USB drive, which can be integrated into the TMS-4, TMS-5 or OCT SS-1000 topograph for automatic data reception and processing .
Метод, разработанный на основе программного обеспечения Zemax имеет принципиальное отличие по способу проведения расчета. Полученные измерения по данным прибора OCT Casia 2 и Pentacam: радиус кривизны передней и задней поверхностей, пахиметрические показатели роговицы преобразуются путем бикубической интерполяции в трехмерную модель роговицы и экспортируются в созданную (исходную) модель глазного яблока в программе Opticstudio (Zemax, LLC, США). При этом прогностическая глубина передней камеры вычисляется в каждом конкретном случае соответственно предоперационным значениям толщины хрусталика и исходной глубины передней камеры, полученные с измерительного биометра TOMEY OpticalBiometerOA-2000 (Япония) с прогнозированием наиболее вероятного расположения оптической части линзы в условиях данной оптической системы. Параметры интраокулярной линзы рассчитываются на основе табличных значений передней и задней поверхностей оптической части линзы. Расчет толщины оптической части осуществляется в программе Компас-3D (Россия). Оптимальная сила ИОЛ определяется как функция передачи модуляции (MFT), характеризующая качество зрения на теоретических моделях глаза, а именно по площади графика, и вычисляющийся в каждом случае индивидуально посредством определенного интеграла. Сравнительный анализ величины площади позволяет определить ИОЛ оптимальной оптической силы.The method developed on the basis of Zemax software has a fundamental difference in the method of calculation. The obtained measurements from the Casia 2 and Pentacam OCT device: radius of curvature of the anterior and posterior surfaces, pachymetric parameters of the cornea are converted by bicubic interpolation into a three-dimensional model of the cornea and exported to the created (initial) model of the eyeball in the Opticstudio program (Zemax, LLC, USA). In this case, the prognostic depth of the anterior chamber is calculated in each specific case according to the preoperative values of the thickness of the lens and the initial depth of the anterior chamber, obtained from the measuring biometer TOMEY OpticalBiometerOA-2000 (Japan) with prediction of the most probable location of the optical part of the lens under the conditions of a given optical system. The parameters of the intraocular lens are calculated based on the tabulated values of the front and rear surfaces of the optical part of the lens. The thickness of the optical part is calculated using the Compass-3D program (Russia). The optimal IOL power is determined as the modulation transfer function (MFT), which characterizes the quality of vision on theoretical models of the eye, namely by the area of the graph, and is calculated in each case individually using a certain integral. A comparative analysis of the area size allows us to determine the IOL with optimal optical power.
Задачей данного изобретения является повышение расчетной точности оптической силы ИОЛ вне зависимости от исходных параметров глазного яблока.The objective of this invention is to increase the calculated accuracy of the optical power of the IOL, regardless of the initial parameters of the eyeball.
Техническим результатом, достигаемым при использовании предлагаемого изобретения, является повышение точности прогнозирования рефракционного результата с целью получения максимально запланированного функционального исхода при проведении операции по замене хрусталика вне зависимости от исходных параметров глазного яблока.The technical result achieved by using the present invention is to increase the accuracy of predicting the refractive result in order to obtain the maximum planned functional outcome during lens replacement surgery, regardless of the initial parameters of the eyeball.
Предлагаемый нами метод, основанный на индивидуальном моделировании оптической системы глаза, позволяет рассчитать оптическую силу ИОЛ как на глазах со стандартными параметрами, так и при наличии кераторефракционных операций в анамнезе, экстремально коротких глазах, у пациентов с нерегулярным астигматизмом с целью повышения функциональных результатов операции в сложных случаях.The method we propose, based on individual modeling of the optical system of the eye, allows us to calculate the optical power of the IOL both in eyes with standard parameters and in the presence of a history of keratorefractive surgeries, extremely short eyes, in patients with irregular astigmatism in order to improve the functional results of the operation in complex cases.
Технический результат достигается тем, что в способе расчета оптической силы интраокулярной линзы на основе персонализированного моделирования глаза с использованием метода трассировки лучей Raytracing в программе Opticstudio путем построения оптической модели глаза на базе модели Liou-Brerman с использованием индивидуальных параметров глазного яблока, вычислением предполагаемой глубины передней камеры по формуле:The technical result is achieved in that in the method of calculating the optical power of an intraocular lens based on personalized eye modeling using the Raytracing method in the Opticstudio program, by constructing an optical model of the eye based on the Liou-Brerman model using individual parameters of the eyeball, calculating the estimated depth of the anterior chamber according to the formula:
ACDpost=ACDpre+ толщины хрусталика - толщины ИОЛ,ACDpost=ACDpre+ lens thickness - IOL thickness,
где ACDpost - глубина передней камеры после операции, ACDpre - глубина передней камеры до операции, после чего необработанные данные передней и задней поверхностей роговицы преобразуют путем интерполяции в трехмерную модель, описывающую форму роговицы в каждом конкретном случае, далее производят построение графика функции передачи модуляции (MTF) с использованием параметров табличных значений для каждой тестируемой ИОЛ, расчет толщины оптической части интраокулярной линзы в программе Компас-3D (Россия), с последующим вычислением посредством определенного интеграла, наибольшей площади под графиком MTF, соответствующей оптимальной величине рекомендуемой к имплантации оптической силы where ACDpost is the depth of the anterior chamber after surgery, ACDpre is the depth of the anterior chamber before surgery, after which the raw data of the anterior and posterior surfaces of the cornea are converted by interpolation into a three-dimensional model describing the shape of the cornea in each specific case, then a graph of the modulation transfer function (MTF) is plotted ) using the parameters of tabular values for each tested IOL, calculating the thickness of the optical part of the intraocular lens in the Compass-3D program (Russia), followed by calculating, using a certain integral, the largest area under the MTF graph, corresponding to the optimal value of the optical power recommended for implantation
В ходе вычислений оптической силы ИОЛ используется разработанный метод создания персонализированной модели глазного яблока в программе Opticstudio (Zemax, LLC, США) с использованием индивидуальных параметров глаза: преломляющей силы роговицы, передней камеры, толщины хрусталика, длины глаза, вычислением прогнозируемой глубины передней камеры после операции по разработанной формуле, с последующим построением графиков MTF и определением наибольшей площади под ним посредством вычисления определенного интеграла.When calculating the optical power of an IOL, a developed method is used to create a personalized model of the eyeball in the Opticstudio program (Zemax, LLC, USA) using individual eye parameters: refractive power of the cornea, anterior chamber, lens thickness, eye length, calculation of the predicted depth of the anterior chamber after surgery according to the developed formula, followed by plotting MTF graphs and determining the largest area under it by calculating a definite integral.
Сущность способа заключается в использовании разработанной процедуре расчета оптимальной оптической силы ИОЛ методом трассировки лучей Raytracing согласно созданной персонализированной математической модели глаза в программном обеспечении Opticstudio (Zemax, LLC, США, версия от 20.08.2014). На основании использования индивидуальных биометрических данных, введенных в исходную 3Dмодель глаза, за основу при создании которой используется модель Liou-Brennan, производится определение наибольшей площади под графиком функции передачи модуляции (MFT), соответствующей частотно-контрастной характеристике оптической системы. Роговица моделируется по конкретно заданным показателям радиуса кривизны передней и задней поверхностей роговицы и толщины роговицы по данным OCT Casia 2 и Pentacam, выраженных в мм, путем интерполяции в трехмерную модель глаза. Положение задействованного оптического элемента после операции определяется как расстояние от задней поверхности роговицы до передней поверхности экватора линзы, и рассчитывалось по формуле, выведенной Liou-Brennan:The essence of the method is to use the developed procedure for calculating the optimal optical power of the IOL using the Raytracing method according to the created personalized mathematical model of the eye in Opticstudio software (Zemax, LLC, USA, version dated 08/20/2014). Based on the use of individual biometric data entered into the original 3D eye model, which is based on the Liou-Brennan model, the largest area under the modulation transfer function (MFT) graph corresponding to the frequency-contrast characteristic of the optical system is determined. The cornea is modeled according to specific indicators of the radius of curvature of the anterior and posterior surfaces of the cornea and the thickness of the cornea according to OCT Casia 2 and Pentacam, expressed in mm, by interpolation into a three-dimensional model of the eye. The position of the involved optical element after surgery is defined as the distance from the posterior surface of the cornea to the anterior surface of the lens equator, and was calculated using the formula derived by Liou-Brennan:
ACDpost=ACDpre+: толщины хрусталика - толщины ИОЛACDpost=ACDpre+ : lens thickness - IOL thickness
где ACDpost - глубина передней камеры после операции, ACD - глубина передней камеры до операции. Основные характеристики модели ИОЛ включают в себя радиус кривизны поверхностей ИОЛ, коническую составляющую асферичности и толщину оптической части ИОЛ. При отсутствии табличных данных по толщине ИОЛ, вычисления производили в программе Компас-3D LT V 12 (Аскон , Россия). Площадь под графиком рассчитывалась для каждой тестируемой ИОЛ посредством вычисления определенного интеграла. При этом интегрирование проводилось в пределах различных частот.where ACDpost is the depth of the anterior chamber after surgery, ACD is the depth of the anterior chamber before surgery. The main characteristics of the IOL model include the radius of curvature of the IOL surfaces, the conical component of asphericity, and the thickness of the IOL optical part. In the absence of tabular data on IOL thickness, calculations were made in the Compass-3D LT V 12 program (Askon, Russia). The area under the graph was calculated for each IOL tested by calculating the definite integral. In this case, integration was carried out within different frequencies.
Способ осуществляется следующим образом. Производят измерение параметров глазного яблока: пахиметрия, передняя и задняя поверхности роговицы определяются по данным приборов OCT Casia 2 и Pentacam, глубина передней камеры и толщина хрусталика - с измерительного биометра TOMEY Optical Biometer ОА-2000 Япония).На основании полученных данных производится построение модели глаза в программе Opticstudio (Zemax, LLC, США, версия от 20.08.2014) на базе модели Liou-Brennan. Необработанные данные передней и задней поверхностей роговицы преобразуются путем интерполяции в трехмерную модель, описывающую форму роговицы. The method is carried out as follows. The parameters of the eyeball are measured: pachymetry, the anterior and posterior surfaces of the cornea are determined according to OCT devices Casia 2 and Pentacam, the depth of the anterior chamber and the thickness of the lens are determined from the measuring biometer TOMEY Optical Biometer OA-2000 Japan). Based on the data obtained, an eye model is constructed in the Opticstudio program (Zemax, LLC, USA, version dated 08/20/2014) based on the Liou-Brennan model. The raw data from the anterior and posterior surfaces of the cornea are transformed by interpolation into a 3D model that describes the shape of the cornea.
Положение задействованного оптического элемента после операции определяется по формуле:The position of the involved optical element after the operation is determined by the formula:
ACDpost=ACDpre+толщины хрусталика-толщины ИОЛ ACDpost=ACDpre+ lens thickness - IOL thickness
где ACDpost - глубина передней камеры после операции,ACD - глубина передней камеры до операции. Производится построение графика функции передачи модуляции (MFT) по параметрам табличных значений для каждого тестируемой ИОЛ: передней и задней поверхности и толщены оптической части линзы, рассчитанной в программе Компас-3D (Россия), с последующим вычислением, посредством определенного интеграла, наибольшей площади под графиком, соотвествующей оптимальной величине оптической силы ИОЛ.where ACDpost is the depth of the anterior chamber after surgery, ACD is the depth of the anterior chamber before surgery. A graph of the modulation transfer function (MFT) is constructed using the parameters of the tabular values for each tested IOL: the front and rear surfaces and the thickness of the optical part of the lens, calculated in the Compass-3D program (Russia), followed by calculation, using a certain integral, of the largest area under the graph , corresponding to the optimal optical power of the IOL.
Данный способ апробирован на 50 пациентах.This method was tested on 50 patients.
Пример 1. Пациент Т, 1955 г. р., обратился в клинику с жалобами на ухудшение зрения. По профессиональной необходимости (работает водителем специального назначения) для продления трудоспособности пациенту необходимо проведение оперативного вмешательства с целью восстановления максимально возможных зрительных функций.Example 1. Patient T, born in 1955, came to the clinic with complaints of deteriorating vision. Due to professional necessity (works as a special purpose driver), in order to prolong working capacity, the patient needs surgical intervention in order to restore the maximum possible visual functions.
При обследовании: VisOS=0,4 sph+0,5 cyl-1,0 ах 80°=0,6-0,7.During examination: VisOS=0.4 sph+0.5 cyl-1.0 ah 80°=0.6-0.7.
Объективно: роговица прозрачная, передняя камера средняя, чистая, зрачок d=35 мм, ф/р 3 ст., хрусталик - начальное помутнение в кортикальных слоях. Данные авторефрактометрии: sph + 1,0 cyl-1,25 ах 75°, автокератометрии - крутой меридиан 8.03 мм, пологий меридиан - 8.03 мм. длина глаза 23,84 ммглубина передней камеры 2,76 мм, толщина хрусталика 4,63 мм. По данным OCT Pentacam: передняя поверхность - Rслабого меридиана = 8,04 мм Rсильного меридиана 8.03. ВГД = 22 мм.рс.ст.Objectively: the cornea is transparent, the anterior chamber is medium, clear, pupil d=35 mm, f/r 3 degrees, lens - initial clouding in the cortical layers. Autorefractometry data: sph + 1.0 cyl-1.25 х 75°, autokeratometry data - steep meridian 8.03 mm, flat meridian - 8.03 mm. eye length 23.84 mm, anterior chamber depth 2.76 mm, lens thickness 4.63 mm. According to OCT Pentacam: anterior surface - Rweak meridian = 8.04 mm Rstrong meridian 8.03. IOP = 22 mm.rs.st.
Предполагаемая глубина передней камеры после оперативного вмешательства по поводу катаракты была вычислена согласно формуле расчета и составила 4,82 мм.The estimated anterior chamber depth after cataract surgery was calculated according to the calculation formula and was 4.82 mm.
Индивидуальные биометрические параметры импортированы в исходную модель глаза в программе Opticstudio (Zemax, LLC, США, версия от 20.08.2014), с последующим формированием графика MFT для нескольких ИОЛ с различной оптической силой. Произведен расчет площади под графиком MFT посредством вычисления определенного интеграла (фиг. 1, 2, 3. Графики на фиг. 2 и 3 соответствующие оптическим силам ИОЛ 22,5 и 23,0 имели близкие по форме линии кривой, однако, после проведенного расчета, график с наибольшей площадью соответствовал оптической силе ИОЛ 23,0 дптр., которая и является оптимальной для имплантации данному пациенту.Individual biometric parameters were imported into the original eye model in the Opticstudio program (Zemax, LLC, USA, version dated 08/20/2014), followed by the formation of an MFT graph for several IOLs with different optical powers. The area under the MFT graph was calculated by calculating a certain integral (Fig. 1, 2, 3. The graphs in Fig. 2 and 3 corresponding to the optical powers of the IOLs 22.5 and 23.0 had similar curve lines in shape, however, after the calculation, the graph with the largest area corresponded to an IOL optical power of 23.0 diopters, which is optimal for implantation in this patient.
Согласно проведенным расчетам, график с наибольшей занимаемой площадью представлен на фиг. 3 что соответствует оптической силе ИОЛ 23,0 дптр.According to the calculations, the graph with the largest occupied area is presented in Fig. 3, which corresponds to an IOL optical power of 23.0 diopters.
Пациенту выполнена факоэмульсификция с имплантацией ИОЛ 23,0 дптр. Острота зрения после операции VisOS=1,0. Авторефрактометрия: sph 0,0 cyl -0,25 ах 83°.The patient underwent phacoemulsification with implantation of a 23.0 D IOL. Visual acuity after surgery VisOS=1.0. Autorefractometry: sph 0.0 cyl -0.25 ah 83°.
Пример 2. Пациент А., обратился с жалобами на снижение зрения правого глаза. После обследования выставлен диагноз: возрастная катаракта правого глаза.Example 2. Patient A. complained of decreased vision in the right eye. After the examination, a diagnosis was made: age-related cataract of the right eye.
VisOS=0,1 sph+3,75=0,7.VisOS=0.1 sph+3.75=0.7.
Объективно: роговица прозрачная, передняя камера средняя, чистая, зрачок d=3,5 мм, ф/р 3 ст., хрусталик - начальное помутнение в кортикальных слоях. Данные авторефрактометрии: sph+4,25 cyl -0,75 ах 46°, автокератометрии - крутой меридиан 7,83 мм, пологий меридиан - 7,51 мм. передне-задняя ось=22,15 мм, глубина передней камеры=3,01, хрусталик 4,42 мм.По данным OCT Pentacam: передняя поверхность - Rслабого меридиана = 7,82 мм, Rсильного меридиана 7,56 мм, ВГД = 18 мм.рс.ст.Objectively: the cornea is transparent, the anterior chamber is medium, clear, pupil d=3.5 mm, f/r 3 degrees, lens - initial clouding in the cortical layers. Autorefractometry data: sph+4.25 cyl -0.75 х 46°, autokeratometry - steep meridian 7.83 mm, flat meridian - 7.51 mm. anterior-posterior axis = 22.15 mm, anterior chamber depth = 3.01, lens 4.42 mm. According to OCT Pentacam: anterior surface - R weak meridian = 7.82 mm, R strong meridian 7.56 mm, IOP = 18 mm.rs.st.
Глубина передней камеры после оперативного вмешательства по поводу катаракты была вычислена согласно формуле расчета и составила 4,965 мм.The depth of the anterior chamber after cataract surgery was calculated according to the calculation formula and amounted to 4.965 mm.
Предварительный расчет оптической силы интраокулярной линзы проводился по формулам Haigis, HofferQ и Barrett, который составил 26,5, 25,0 и 25,5 дптр соответственно.A preliminary calculation of the optical power of the intraocular lens was carried out using the Haigis, HofferQ and Barrett formulas, which amounted to 26.5, 25.0 and 25.5 diopters, respectively.
Проведя расчет по разработанному алгоритму были получены следующие графики MFT для каждой из предполагаемых вариантов оптической силы ИОЛ (фиг. 4, 5,6, 7, 8).Having carried out the calculation using the developed algorithm, the following MFT graphs were obtained for each of the proposed options for the optical power of the IOL (Fig. 4, 5,6, 7, 8).
Расчет определенного интеграла показал наибольшее значение при оптической силе ИОЛ равной 26,5 дптр (фиг. 6).Calculation of the definite integral showed the greatest value when the optical power of the IOL is equal to 26.5 diopters (Fig. 6).
При выписке острота зрения без коррекции составила 1,0.At discharge, uncorrected visual acuity was 1.0.
Данные рефрактометрии sph -0,25 cyl -0,25 ах 16°.Refractometry data sph -0.25 cyl -0.25 х 16°.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2814629C1 true RU2814629C1 (en) | 2024-03-01 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2343884C1 (en) * | 2007-04-26 | 2009-01-20 | Федеральное государственное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" | Method of determination of optical force of intraocular lens at extraction of cataract after excimer laser keratorefractive surgery |
| RU2523150C1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-07-20 | федеральное государственное бюджетное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Method for measuring intraocular lens power with intracapsular fixation following previous excimer laser keratectomy |
| US20150320547A1 (en) * | 2014-04-21 | 2015-11-12 | Amo Groningen B.V. | Ophthalmic devices, system and methods that improve peripheral vision |
| RU2781328C1 (en) * | 2022-06-01 | 2022-10-11 | Анастасия Рейевна Сабинина | Method for determining optical power of intraocular lens based on personal surgical technique and preoperative data |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2343884C1 (en) * | 2007-04-26 | 2009-01-20 | Федеральное государственное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" | Method of determination of optical force of intraocular lens at extraction of cataract after excimer laser keratorefractive surgery |
| RU2523150C1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-07-20 | федеральное государственное бюджетное учреждение "Межотраслевой научно-технический комплекс "Микрохирургия глаза" имени академика С.Н. Федорова" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Method for measuring intraocular lens power with intracapsular fixation following previous excimer laser keratectomy |
| US20150320547A1 (en) * | 2014-04-21 | 2015-11-12 | Amo Groningen B.V. | Ophthalmic devices, system and methods that improve peripheral vision |
| RU2781328C1 (en) * | 2022-06-01 | 2022-10-11 | Анастасия Рейевна Сабинина | Method for determining optical power of intraocular lens based on personal surgical technique and preoperative data |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Жежелева Л. В. Персонализированный алгоритм расчета оптической силы интраокулярных линз у пациентов с катарактой после перенесенной ранее радиальной кератотоми. Автореф. Дисс. на соиск. уч. ст. КМН, М., 2017. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10743985B2 (en) | Methods of predicting the post-operative position of an IOL and uses of such methods | |
| US8657445B2 (en) | System and method for determining and predicting IOL power in situ | |
| JP5367849B2 (en) | Computer system for selecting an intraocular lens | |
| Haigis | Challenges and approaches in modern biometry and IOL calculation | |
| Olsen | Calculation of intraocular lens power: a review | |
| Goto et al. | Corneal topography for intraocular lens selection in refractive cataract surgery | |
| JP6073905B2 (en) | Calculation of IOL power based on directly determined intraocular lens (IOL) position | |
| Hirnschall et al. | Pilot evaluation of refractive prediction errors associated with a new method for ray-tracing–based intraocular lens power calculation | |
| JP6823883B2 (en) | Systems and methods for determining intraocular lens power | |
| Gupta et al. | Intraocular lens power calculation | |
| Nakano et al. | Influence of posterior corneal astigmatism on the outcomes of toric intraocular lens implantation in eyes with oblique astigmatism | |
| RU2814629C1 (en) | Method for calculating optical power of intraocular lens based on personalized eye simulation | |
| de Oca et al. | IOL calculations in short, long, and postrefractive eyes | |
| Narang et al. | Refractive cataract surgery | |
| Einighammer | The individual virtual eye | |
| Morkin et al. | Preoperative Preparation and IOL Power Calculation | |
| Kasturi et al. | Demystifying Intraocular Lens Power Calculation | |
| Aramberri | Corneal Topography and Tomography | |
| Olsen | IOL Power Calculations for Postrefractive Surgery Eyes | |
| Armstrong et al. | Ocular Biometry | |
| Falhar et al. | A theoretical model of the human eye based on ultrasound and corneal data. |