Dynamic ultra high speed Scheimpflug imaging for assessing corneal biomechanical properties

ABSTRACT

OBJECTIVE: To describe a novel technique for clinical characterization of corneal biomechanics using non-invasive dynamic imaging. METHODS: Corneal deformation response during non contact tonometry (NCT) is monitored by ultra-high-speed (UHS) photography. The Oculus Corvis ST (Scheimpflug Technology; Wetzlar, Germany) has a UHS Scheimpflug camera, taking over 4,300 frames per second and of a single 8mm horizontal slit, for monitoring corneal deformation response to NCT. The metered collimated air pulse or puff has a symmetrical configuration and fixed maximal internal pump pressure of 25 kPa. The bidirectional movement of the cornea in response to the air puff is monitored. RESULTS: Measurement time is 30ms, with 140 frames acquired. Advanced algorithms for edge detection of the front and back corneal contours are applied for every frame. IOP is calculated based on the first applanation moment. Deformation amplitude (DA) is determined as the highest displacement of the apex in the highest concavity (HC) moment. Applanation length (AL) and corneal velocity (CVel) are recorded during ingoing and outgoing phases. CONCLUSION: Corneal deformation can be monitored during non contact tonometry. The parameters generated provide clinical in vivo characterization of corneal biomechanical properties in two dimensions, which is relevant for different applications in Ophthalmology.

RESUMO

OBJETIVO: Descrever uma nova técnica para caracterização clínica das propriedades biomecânicas da córnea, usando sistema de imagem dinâmica não invasivo. MÉTODOS: A resposta de deformação da córnea é monitorada durante tonometria de não contato com fotografia de Scheimpflug de altíssima velocidade. O Oculus Corvis ST (Scheimpflug Technology; Wetzlar, Germany) apresenta uma câmera UHS Scheimpflug que adquire mais que 4.300 fotos por segundo com cobertura de 8mm horizontais para monitorar a resposta de deformação durante a tonometria de não contato por sopro de ar. O pulso de ar é muito bem controlado, apresentando uma configuração simétrica em sua pressão, com máxima pressão da bomba fixa de 25 kPa. O movimento bidirecional da córnea em resposta ao jato de ar é monitorado. RESULTADOS: A medida dura 30ms, com 140 fotos adquiridas. Algorítmos avançados identificam os limites anterior e posterior da córnea em cada imagem. A pressão intraocular (PIO) é calculada com base no primeiro momento de aplanação. A amplitude de deformação é determinada pelo maior deslocamento do ápice, durante o momento de maior concavidade. A extensão da aplanação e velocidade da córnea são medidos nas fases de entrada e saída. CONCLUSÃO: A deformação da córnea durante a tonometria de sopro por pulso de ar pode ser monitorada em detalhe com sistema de fotografia de altíssima velocidade. Os parâmetros gerados possibilitam caracterização clínica das propriedades biomecâmicas da córnea em duas dimensões. Tais achados têm relavância para diversas áreas da Oftalmologia.