Topografia corneale

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La cheratoscopia nasce come metodo per evidenziare le variazioni della curvatura corneale; per raggiungere questo risultato veniva proiettata sulla cornea una mira e si valutavano le deformazioni subite dall’immagine riflessa. Lo sviluppo parallelo delle tecnologie fotografiche permise l’introduzione della fotocheratometria, ciò offrì la possibilità di confrontare immagini diverse o anche acquisite in tempi diversi.
Con l’avvento dei calcolatori elettronici, si è potuto dare al valore qualitativo offerto dal fotocheratoscopio anche un valore quantitativo, in altre parole la misura dei raggi di curvatura su tutta la superficie corneale.

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Disco di Placido

Tra tutti i pattern utilizzati per lo studio della superficie corneale, quello che meglio evidenzia le deformazioni e le variazioni di curvatura, è sicuramente il disco di Placido. Nei moderni videocheratoscopi, il numero degli anelli del disco di Placido può cambiare da strumento a strumento lasciando inesplorato solo una zona centrale di pochi decimi di millimetro. Gli elementi costitutivi della topografia corneale possono essere distinti in ottici ed informatici; i primi sono le mire, cioè un “pattern” luminoso riflesso dalla cornea, quindi la superficie riflettente cioè la cornea, ed infine un sistema di rilevamento delle immagini ora costituito da una telecamera. Il rapporto fra questi tre elementi è regolato da un sistema di allineamento e di focalizzazione dell’immagine.

L’elemento informatico principale è costituito da un computer munito di programmi software che permettano la digitalizzazione delle immagini raccolte dalla telecamera e procedano alla scelta dei punti da computare tramite processi di interpolazione ed estrapolazione regolati da calcoli matematici complessi detti algoritmi. Altro elemento informatico è un sistema di codifica dei colori che faciliti la visualizzazione delle mappe topografiche.

LE MIRE

La più utilizzata è, come detto in precedenza, il disco di Placido; ovviamente le mire possono variare per numero di anelli, posizione, larghezza, distanza reciproca, luminosità e diametro del più piccolo degli anelli.
La nitidezza dell’immagine è legata anche al contrasto tra la luminosità degli anelli e lo sfondo; il nero e bianco sarebbero i colori più indicati perché con essi si ottiene il contrasto massimo. Aumentando, però, la luminosità degli anelli oltre un certo valore, oltre ad indurre un effetto d’abbagliamento sul paziente, si ottiene un fenomeno di diffusione dei raggi con conseguente diminuzione del contrasto. Probabilmente per tale motivo alcune ditte hanno abbandonato il bianco per preferire su colori tenui, come il rosa o il verde, che sono meno abbaglianti e meno diffondenti. Le due tipologie costruttive predominanti sono:
1. Testa a forma di cono
2. Testa a disco di Placido modificato

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Testa a forma di cono Testa a disco di Placido modificato

Disco di Placido modificato e testa a forma di cono

La forma della testa dello strumento che proietta gli anelli concentrici può essere conica o a forma di disco di Placido modificato. Le teste coniche hanno il vantaggio di provocare minore interferenza nella proiezione con palpebre e ciglia e di consentire una spaziatura tra mira e mira molto fine, caratteristica che permette un’elaborazione di un maggior numero di punti sulla superficie corneale. Le teste a disco di Placido modificato hanno invece il vantaggio di poter essere poste a maggiore distanza dal vertice corneale, con conseguente guadagno in termini di distanza di messa a fuoco. Tale distanza è molto importante perché nel caso di un errore nella focalizzazione delle immagini proiettate, a parità d’errore, tanto minore è questa distanza, tanto maggiore sarà l’errore di calcolo del potere diottrico da parte dello strumento. La distanza di messa a fuoco e l’allineamento tra asse del topografo e il vertice corneale devono essere scrupolosamente rispettati, quindi ogni strumento possiede un meccanismo di allineamento e messa a fuoco automatico o manuale. I meccanismi automatici garantiscono una maggiore accuratezza di focalizzazione rispetto a quelli manuali e quindi riducono sensibilmente l’errore indotto.

La cornea

La cornea viene istologicamente divisa in:

  1. Epitelio
  2. Membrana di Bowman
  3. Stroma
  4. Membrana di Descemet
  5. Endotelio

Lo strato di sostanziale interesse per lo studio della topografia è l’epitelio, considereremo, inoltre, i suoi rapporti con il Film Lacrimale. Lo strato superficiale dell’epitelio corneale mostra una particolare rugosità, formata da microvilli; essi sono discretamente lunghi sulla congiuntiva e sui fornici ma in sostanza assenti nella parte centrale dove sono numerose le micropliche. Tale rugosità, grazie alla presenza di filamenti glicoproteici formanti il gliocalice, ha la funzione di trattenere il film lacrimale e quindi di rendere otticamente uniforme la superficie corneale. La topografia corneale sfrutta questa caratteristica della cornea di comportarsi come uno specchio convesso.
Il normale procedimento per un esame cheratoscopico consiste nel far fissare al paziente il centro delle mire anulari, mettere a fuoco e memorizzare l’immagine. Così facendo si ottiene l’allineamento tra l’asse del topografo che contiene l’asse delle mire e quello della telecamera, e l’asse visivo del soggetto. Questo sistema è sicuramente quello che presenta la maggiore fedeltà nella ripetitività dell’esame.

Codificazione dei dati in colori

Una volta ottenuti tutti i dati numerici indicanti la curvatura, in mm o in diottrie, le informazioni possono essere fornite direttamente in numeri o in linee altimetriche o in colori.
Con l’utilizzo dei colori, si è cercato di dare ad una rappresentazione bidimensionale, quale l’immagine ottenuta dall’elaborazione dei dati acquisiti con il topografo, una parvenza di tridimensionalità. Facendo corrispondere ad ogni colore un determinato raggio di curvatura si ottiene una scala dove ai colori freddi, come il blu, corrispondono raggi minori e quindi superfici più piatte; mentre ai colori caldi, come il rosso, corrispondono raggi minori e quindi superfici più curve.

Scale di colori

La maggior parte dei sistemi di topografia ha tre scale di colori per la visione delle mappe di contorno:

  • Scala assoluta o di Klyce
  • Scala normalizzata
  • Scala aggiustabile

La scala assoluta o di Klyce rappresenta la scala utilizzata in tutti i topografi; è caratterizzata dalla gamma più ampia di poteri diottrici, va da 9.00dt (nero) a 101.50dt (bianco). Fino a 35.50dt e da 50.50dt in poi l’intervallo diottrico e di 5.00dt, mentre tra 35.50dt e 50.50dt l’intervallo e di 1.50dt
Questa scala è la via preferita per osservare le mappe perché:
· Permette di paragonare più mappe anche in tempi diversi;
· È regolata in modo che sia evidenziata qualsiasi caratteristica con significato clinico e sia eliminato o ridotto il “rumore”.
Osservare articoli o presentazioni che non impieghino la scala assoluta, come prima scelta, per la visualizzazione delle mappe, renderebbe difficoltoso comprendere e apprezzare ciò che le mappe rappresentino.
Nella scala normalizzata, l’intervallo diottrico di ciascun colore è determinato dal software e varia da esame ad esame in relazione alla differenza tra i poteri diottrici corneali massimo e minimo. I colori non possono essere paragonati direttamente se la scala varia da mappa a mappa, bisogna avere il tempo di osservare le varietà della gamma di potenze presenti e l’intervallo diottrico di ciascun colore. Il modo in cui la scala personalizzata si suddivide in step varia fra i diversi sistemi, inoltre si può anche personalizzare una distinta scala, detta scala aggiustabile, in modo da enfatizzare particolari caratteristiche topografiche della mappa.
La mappa normalizzata non dovrebbe mai essere utilizzata in caso di sospetto cheratocono perché da risalto a caratteristiche che non sono clinicamente rilevanti e quindi l’osservatore tende a vedere la mappa come un reale cheratocono quando non lo è.

L’immagine sotto riportata mostra come senza un accurato esame della scala e degli step della mappa in scala normalizzata sulla destra, la conclusione potrebbe essere che essa sia una mappa di cheratocono.

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Mappe topografiche

Le mappe topografiche più utilizzate sono:

  • Sagittale o assiale o globale
  • Istantanea o locale o realistica o meridionale o tangenziale o curvature
  • Altezza di superficie o altimetrica o altitudinale
  • Potere refrattivo

Saggittalle o assiale o globale

Questa mappa di forma si basa sulla distanza assiale, distanza di ciascun punto della cornea dall’asse del topografo passante per il vertice corneale. Le immagini ottenute con questa mappa risultano molto regolari grazie ad un algoritmo con approssimazione costante dei valori di curvatura, in tal modo essa tende a sottostimare i mutamenti nelle zone centrali e periferiche.

Istantanea o locale o realistica o meridionale o tangenziale o curvature

Questa mappa evidenzia ciascun punto della superficie corneale basandosi sui singoli raggi di curvatura giacenti sui piani definiti dai rispettivi meridiani corneali. La mappa istantanea genera, quindi, immagini meno regolari ed uniformi ma più dettagliate, poiché il calcolo della curvatura non considera forzatamente il centro di ciascuna curva giacente sull’asse del topografo. Per questi motivi la mappa istantanea è più indicata per applicazioni di lenti a contatto e per la chirurgia rifrattiva.

Altezza di superficie o altimetrica o altitudinale

Questa mappa si basa sulla valutazione dell’altezza di ciascun punto della cornea rispetto ad una superficie di riferimento, quindi le aree corneali al di sotto della superficie di riferimento sono rappresentate con valori negativi e quindi freddi (blu) mentre le aree sovrastanti vengono rappresentate con valori positivi e colori caldi (rosso). Il colore verde è solitamente associato a zone d’elevazione nulla.

Potere refrattivo

Questa mappa si riferisce alla funzione di messa a fuoco e analizza la cornea come superficie rifrattiva considerando il tragitto dei raggi paralleli incidenti rifratti; più piccola è la distanza focale, più grande è il potere rifrattivo effettivo. I raggi paralleli periferici incidono sulla cornea con angoli d’incidenza maggiori, dimostrando così un aumento di potere dal centro alla periferia.

Altre funzioni secondarie dei topografi sono:

  • mappa differenziale: fornisce una mappa i cui colori non rappresentano i poteri diottrici effettivi ma il valore, espresso in diottrie, della differenza fra le due cornee esaminate.
  • mappa comparativa: permette di mettere a confronto due topografie diverse.
  • mappa composita: alcuni sistemi sono in grado di fornire un’elaborazione dell’immagine cheratoscopica in grafica tridimensionale.
  • scelta della lente di prova e simulazione dell’immagine fluoresceinica
  • misura del diametro corneale
  • simulazione dei dati oftalmometrici.