ISSN 2308-9113

О журнале | Редколлегия | Редсовет | Архив номеров | Поиск | Авторам | Рецензентам | English

[ «МЕДИЦИНА» № 1, 2019 ]

Ошибка вычисления локального радиуса кривизны передней поверхности роговицы по оптическим срезам, как самостоятельный диагностический признак кератоконуса (предварительное сообщение)


Гридин В. Н.
д.т.н., профессор1
Новиков И. А.
с.н.с1; с.н.с., лаборатория фундаментальных исследований в офтальмологии2
Солодовников В. И.
к.т.н., заведующий лабораторией1
Труфанов М. И.
доцент, заведующий лабораторией1
Лебедев А. С.
м.н.с.1
Бубнова И. А.
д.м.н., в.н.с.1; с.н.с., отдел рефракционных нарушений2
Борисенко Т. Е.
консультант по медицинской статистике2



1ЦИТП РАН – ФГБУН Центр информационных технологий в проектировании Российской академии наук
2ФГБНУ Научно-исследовательский институт глазных болезней

Автор для корреспонденции: Бубнова Ирина Алексеевна e-mail: bubnovai@mail.ru. Финансирование: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ «Разработка теоретических основ диагностики кератоконуса на ранней стадии» в рамках научного проекта 18-29-02049 мк. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Аннотация

Цель исследования: оценить значимость ошибок распознавания и реконструкции формы роговицы при анализе изображений оптических срезов, в качестве самостоятельного признака кератоконуса. Материалы и методы: В исследование вошли серии снимков поперечных оптических срезов роговицы пациентов с кератоконусом (КК) 1-4 стадий (24 человека, 24 глаза, каждую стадию характеризовало 6 случаев) и пациентов с регулярным роговичным астигматизмом, в качестве группы сравнения (6 человек, 6 глаз). Для каждого изображения в плавающем окне была вычислена локальная кривизна поверхности роговицы и численно охарактеризована ошибка ее вычисления. Для оценки связи величины средней ошибки вычисления радиуса кривизны передней поверхности роговицы со стадией кератоконуса, каждый оптический срез роговицы был поделен на пять условных зон. В каждой зоне было выполнено попарное сравнение ошибки вычисления радиуса кривизны для первой и второй стадии КК и для группы условной нормы, с использованием критерия Манна-Уитни. Результаты: Было установлено, что средняя ошибка вычисления радиуса кривизны передней поверхности роговицы с высокой достоверностью (p<0,001) отличается в группе условной нормы от групп с первой и второй стадий кератоконуса. В группе сравнения средняя ошибка определения радиуса кривизны передней поверхности колеблется около 0,5 мм, тогда как в первой и второй стадии в диапазоне 0,33-0,38 мм. Выводы: Оценка ошибки вычисления локального радиуса кривизны передней поверхности роговицы может быть использована для разработки высокочувствительных детекторов начального кератоконуса, как самостоятельный диагностический признак.

Ключевые слова

кератоконус, кератотопография, распознавание образов

pdf-версия, скачать

Список литературы

1. Аветисов С.Э., Новиков И.А., Патеюк Л.С. Кератоконус: этиологические факторы и сопутствующие проявления. Вестник офтальмологии 2014; 130(4): 110-116.

2. Rabinowitz Y.S. Keratoconus. Survey of ophthalmology 1998; 42(4): 297-319.

3. Ramos-López D., Martínez-Finkelshtein A., Castro-Luna G.M., Burguera-Gimenez N., Vega-Estrada A., Pinero D., et al. Screening subclinical keratoconus with placido-based corneal indices. Optometry & Vision Science 2013; 90(4): 335-343.

4. Steinberg J., Aubke‐Schultz S., Frings A., Hülle J., Druchkiv V., Richard G., et al. Correlation of the KISA% index and Scheimpflug tomography in ‘normal’, ‘subclinical’, ‘keratoconus‐suspect’ and ‘clinically manifest’ keratoconus eyes. Acta ophthalmologica Supplement 2015; 93(3): e199-e207.

5. Rabinowitz Y.S., Rasheed K. KISA% index: a quantitative videokeratography algorithm embodying minimal topographic criteria for diagnosing keratoconus. Journal of Cataract and Refractive Surgery 1999; 25(10): 1327-1335.

6. Pflugfelder S.C., Liu Z., Feuer W., Verm A. Corneal thickness indices discriminate between keratoconus and contact lens-induced corneal thinning. Ophthalmology 2002; 109(12): 2336-2341.

7. Binder P.S., Lindstrom R.L., Stulting R.D., Donnenfeld E., Wu H., McDonnell P., et al. Keratoconus and corneal ectasia after LASIK. Journal of refractive surgery 2005; 21(6): 749-752.

8. Reinstein D.Z., Archer T.J., Gobbe M. Corneal epithelial thickness profile in the diagnosis of keratoconus. J Refract Surg. 2009; 25(7): 604-610.



Calculation error of local radius of anterior surface curvature of the cornea by optical cuts as independent diagnostic characteristic of keratokonus (preliminary report)


Gridin V. N.
Doctor of Technology, Professor1
Novikov I. A.
Senior Researcher1; Senior Researcher, Laboratory for Fundamental Studies in Ophtalmology2
Solodovnikov V. I.
PhD, CTechSci, Laboratory Head1
Trufanov M. I.
Associate Professor, Laboratory Head1
Lebedev A. S.
Junior Researcher1
Bubnova I. A.
Doctor of Medicine, Leading Researcher1; Senior Researcher, Department for Refractive Disorders2
Borisenko T. E.
Consultant on Medical Statistics2


1Russian Academy of Sciences, Design Information Technologies Сenter, Odintsovo, Russia 2Research Institute of Eye Diseases of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

Corresponding Author: Bubnova Irina Alekseevna e-mail: bubnovai@mail.ru. Funding: Research has been supported by grant of Russian Foundation for Basic Research “Theoretical bases development for the diagnosis of keratoconus at early stage” № 18-29-02049 mk. Conflict of interest: None declared.

Abstract

Purpose: to evaluate significance of calculation errors of recognition and reconstruction of the cornea shape by analyzing of optical cuts images as independent diagnostic characteristic of keratokonus. Material and methods: In research series images of transverse optical cuts of the cornea of patients with I-IV stage keratokonus (24 patients, 24 eyes – 6 cases of each stage) and patients with regular corneal astigmatism as a control group (6 patients, 6 eyes) were included. In floating window for each image local curvature of corneal surface was calculated and its error numerically characterized. For evaluation of correlation between average error of calculation the radius of curvature of the anterior corneal surface with different stages of keratokonus each optical cut of the cornea was divided into 5 broad areas. In each area pairwise comparison of the calculation error of curvature radius for I and II stage of keratokonus as well as for control group using criteria of Mann-Whitney was done. Results: It was revealed that in control group average calculation error of the radius of curvature of the anterior corneal surface significantly differs (p<0,001) from such in groups with I and II stages of keratokonus. In control group average calculation error was near to 0,5 mm while in groups with I and II stages of keratokonus it was in 0,33-0,38 mm interval. Conclusion: evaluation of calculation error of the curvature radius of the anterior corneal surface can se used for creation of highly sensitive detectors of early keratokonus as independent diagnostic characteristic.

Key words

keratokonus, keratotopography, image recognition

References

1. Avetisov S., Novikov I., Pateiuk L. Keratokonus: ehtiologicheskie faktory i soputstvuyushchie proyavleniya [Keratoconus: etiological factors and accompanying manifestations]. Vestnik oftal’mologii [Russian Annals of Ophtalmology] 2014; 130(4): 110-116. (In Russ.)

2. Rabinowitz Y.S. Keratoconus. Survey of ophthalmology 1998; 42(4): 297-319.

3. Ramos-López D., Martínez-Finkelshtein A., Castro-Luna G.M., Burguera-Gimenez N., Vega-Estrada A., Pinero D., et al. Screening subclinical keratoconus with placido-based corneal indices. Optometry & Vision Science 2013; 90(4): 335-343.

4. Steinberg J., Aubke‐Schultz S., Frings A., Hülle J., Druchkiv V., Richard G., et al. Correlation of the KISA% index and Scheimpflug tomography in ‘normal’, ‘subclinical’, ‘keratoconus‐suspect’ and ‘clinically manifest’ keratoconus eyes. Acta ophthalmologica Supplement. 2015; 93(3): e199-e207.

5. Rabinowitz Y.S., Rasheed K. KISA% index: a quantitative videokeratography algorithm embodying minimal topographic criteria for diagnosing keratoconus. Journal of Cataract and Refractive Surgery 1999; 25(10): 1327-1335.

6. Pflugfelder S.C., Liu Z., Feuer W., Verm A. Corneal thickness indices discriminate between keratoconus and contact lens-induced corneal thinning. Ophthalmology. 2002; 109(12): 2336-2341.

7. Binder P.S., Lindstrom R.L., Stulting R.D., Donnenfeld E., Wu H., McDonnell P., et al. Keratoconus and corneal ectasia after LASIK. Journal of refractive surgery. 2005; 21(6): 749-752.

8. Reinstein D.Z., Archer T.J., Gobbe M. Corneal epithelial thickness profile in the diagnosis of keratoconus. J Refract Surg. 2009; 25(7): 604-610.

[ См. также ]

Рубрики

Creative Commons License Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License

Журнал «Медицина» © ООО "Инновационные социальные проекты"
Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № ФС77-52280 от 25 декабря 2012 года,
выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций