Wave Scan — аберрометр (анализатор волнового фронта) для диагностики кератоконуса

Анализатор волнового фронта Wave Scan — это инновационная диагностическая система выполнения аберрометрического анализа органа зрения. Устройство позволяет определять все имеющиеся у пациента оптические искажения (аберрации) зрительной системы, включая аберрации низших порядков (близорукость, дальнозоркость, астигматизм) и высших (кома, сферические искажения, дисторсия). Собственно, присутствие или отсутствие таковых, и определяет качественные свойства системы зрения.

В случае физиологической нормы, световые волны в зрительной системе не искажаются. При прохождении сквозь оптическую систему глаза параллельных лучей, они сходятся в одной точке на сетчатке глаза. А имеющая искажения зрительная система световые лучи искривляет. Именно этот процесс лег в основу механизма, реализованного в методе аберрометрического анализа зрения.

При выполнении аберрометрии луч света с определенной длиной волны направляется в оптические среды глаза. Он проходит сквозь роговицу, хрусталик, стекловидное тело и попадает на сетчатку. Там луч отражается и возвращается обратно. Диагностическое устройство сравнивает два волновых фронта — исходный и отраженный, а потом определяет их разницу, которую считаю ошибкой. Именно эта разница и является показателем аберрации глаза.

Впервые анализ отраженного луча, вышедшего из глаза, был описан ученым Иоганном Хартманом в 1900 году. Хотя сама идея использования характеристик волнового фронта для диагностики аберраций принадлежит Дж. Биллю, который предложил ее 1982 году. Позднее метод был модифицирован Рональдом Шаком и нашел применение в астрономии, где использовался для компенсации оптических погрешностей в телескопах. А уже в начале 90-х годов прошлого века была разработана технология применения аберрометрического анализа в диагностических исследованиях человеческого зрения. Позднее был предложен и подробный алгоритм реконструкции волнового фронта.

Анализатор волнового фронта в рефракционной хирургии

Анализатор волнового фронта Wave Scan измеряет индивидуальные оптические аберрации точнее в 25 раз, в сравнении со стандартными методами, к примеру, в сравнении с авторефкератометром, что очень важно в рефракционной хирургии.

Еще недавно, оптика глаза могла быть описана лишь сфероцилиндрическими искажениями, так называемыми аберрациями низших порядков. К ним причисляли близорукость и дальнозоркость (сферические искажения), а также астигматизм (цилиндрические искажение). Остальные дефекты оптики глаза определялись как «сложный астигматизм».

В отличие от авторефкератометрии, исследование на анализаторе волнового фронта, определяет все значимые аберрации, включая аберрации высших порядков. В офтальмологи, к ним относят кому, дисторсию, неправильный астигматизм, сферическую аберрацию. Волновой фронт строго индивидуален для каждого глаза и может быть сравнен с отпечатком пальца человека.

Wave Scan сканирует глаз для получения аберрационной картины органа зрения. При этом, волновые искажения оформляются в индивидуальную карту зрительной системы. Ее уникальность в регистрации, на основе измерений искажений волнового фронта, всех аспектов рефракции глаза, передней поверхности роговицы. Кроме того, система позволяет регистрировать изменения статуса рефракции всей оптической системы, в том числе параметров роговицы, хрусталика, стекловидного тела, слезной пленки, всех камер глаза. В получаемой карте отражены цветовые аберрации всей поверхности роговой оболочки.

Диагностика кератоконуса с помощью анализатор волнового фронта Wave Scan

Диагностика кератоконуса и его субклинических стадий, на сегодняшний день – задача для рефракционной хирургии достаточно сложная. Кроме морфологических роговичных изменений, данное заболевание характеризуется значительными изменениями в оптике глаза. По мнению многих специалистов, анализ аберраций волнового фронта способен обеспечить получение ценной дополнительной информации, что важно для ранней диагностики заболевания.

Кроме того, данный метод позволяет оценить изменения аберраций волнового фронта для выявления дополнительных критериев отбора пациентов с кератоконусом для проведения рефракционных операций. Это становится возможным, так как кератоконус, зачастую, является причиной увеличения искажений высшего порядка (к примеру, вертикальной комы).

Значение вертикальной комы в норме при аберрометрии WaveScan составляет 0,03±0,13 мкм. Увеличение значений отрицательной вертикальной комы свыше 0,30±0,19 мкм считается признаком субклинического кератоконуса. Таким образом, аберрометрия необходима, как один из методов стандартного обследования для назначения рефракционных операций при кератоконусе.

Принцип работы Wave Scan

В диагностическом процессе, оптическая головка устройства проецирует пучок лучей света на сетчатку. Отражаясь от сетчатки, они проходят в волновое устройство, имеющее сенсорные датчики Хартмана-Шака.
Пучок света, отраженный сетчаткой отображается на видеокамеру матрицей специальных линз. Каждая такая линза аккумулирует световую информацию о реакции на раздражитель различных участков зрачка, формируя изображение света, который проходит по этим участкам. При этом, датчик отображает все, как массив точек.

WaveScan сравнивает диспозицию массива точек с эталоном (идеальной плоской волной). Каждая фокусная точка при этом совпадает с оптической осью линзы, а сформированные световые пятна локализуются на равном расстоянии друг от друга. При искривлении волн, происходит сдвиг фокусных точек пропорционально локальному волновому градиенту, что отражается на симметричной локализации световых пятен. Воспроизведение этих фокусных точек системой WaveScan происходит в режиме шаблонов датчика Hartmann-Shack.

Программа устройства использует полученные данные для расчета ошибок рефракции и аберраций волн методом разложения полинома. Данные выводятся на дисплей, как разница оптического пути между измеренной уходящей и идеально плоской волнами.

При аберрометрическом анализе, волновые измерения преобразуются системой и выдаются в виде карты остроты зрения, которая представляет собой цветное изображение объективных вариаций остроты зрения по всей поверхности зрачка. Подобные карты можно составить для любых рефракционных ошибок — сферических, цилиндрических, волновых. Также они могут отражать только аберраций высоких порядков или остроту зрения, корригированную адаптационной оптикой.

Что влияет на правильность волнового анализа?

В некоторых случаях, специалисты могут усомниться в правильности полученных диагностических данных. К ним относят:

Патологии слезной пленки. Они способны значительно влиять на качество проводимой WaveScan диагностики, как и на топографию, и иные диагностические процедуры. К значительным волновым аберрациям неоднородная слезная пленка приводит даже при нормальных оптических средах и здоровой роговице.

Помутнения или отмеченные аберрации. В этом случае, анализ волнового фронта помутнения не выявляет, но дает возможность визуально оценить любые изменения хрусталика, включая катаракту. Кроме того, некоторые затруднения волновых измерений возможны в случае рубцов или кератоконуса.

Миоз. При сужении зрачка, также возможны затруднения измерения, ведь малый размер зрачка не позволяет корректно и полностью выполнить анализ волнового фронта. Это решается применением метода фармакологического расширения. Также при расширенном зрачке, более очевидны аберрации высоких порядков.