Точно и реалистично – о всех искажениях рефракции!

Что интересного и полезного предлагает современное офтальмологическое оборудование? Во-первых, возможность увидеть наиболее полную картину искажений зрительной системы пациента, а во-вторых, в комфортных условиях, быстро и с высокой точностью произвести коррекцию дефектов рефракции.

Основными технологиями для получения данных о рефракционных отклонениях на сегодняшний день являются реконструкция и анализ волнового фронта обратного излучения, то есть излучения поступающего от глаза пациента, детектируемого и обрабатываемого при помощи авторефкератометра. Весь технологический процесс, реализуемый на таком приборе, начинающийся с формирования активного (сканирующего) ИК излучения и завершающийся построением карты искаженного волнового фронта можно условно подразделить на три основные составляющие: электронную, оптическую и вычислительную. Наиболее интересно проследить эволюцию этих компонент.

Электронная компонента, за последние годы изменялась лишь в рамках обновления интерфейса и устройств ввода\вывода. Наиболее явные примеры здесь: переход от кнопочного управления к сенсорному, появление новых каналов передачи данных. В то же время значительные усилия были направлены на преобразование оптической части, в первую очередь связанные с повышением точности оптики и уменьшением вносимой ею погрешности. Сейчас большое внимание уделяется совершенствованию ключевого элемента — датчика Хартмана-Шака (рис. 1 слева) — системы микролинз, отвечающей за формирование изображения, а также поиску способов увеличения разрешающей способности ПЗС-матрицы — основного детектора диагностического прибора (рис. 1 справа).

Рис. 1. Датчик Хартмана-Шака (слева) и ПЗС-матрица (справа)

Имея весьма ограниченную площадь оптического сигнала, массив микролинз должен дискретизировать поверхность волнового фронта так, чтобы не утратить информативность. Очевидно, что чем больше количество линз при постоянной площади, тем точнее можно восстановить поверхность фронта (рис 2).

Рис. 2. Массив микролинз

После преобразования оптической информации в аналоговый, а далее в цифровой сигнал, важно представить полученные данные в наиболее информативном для врача виде. Эта задача решается на вычислительном этапе. Диагностические данные, собранные авторефрактометром, поступают в обработку в виде набора координат точек, точнее смещений точек относительно идеальной координатной сетки (рис. 3).

Рис. 3. Обработка диагностических данных

Если вникнуть в математические аспекты обработки, можно перейти от привычной терминологии (сфера, цилиндр, ось) к более строгой — полиномам Цернике (рис. 4). Данные полиномы есть не что иное, как математическое описание набора поверхностей волновых фронтов со стандартными искажениями, такими как расфокусировка, сферическая аберрация, поперечное смещение, астигматизм, кома. Реальная картина несомненно отличается от идеализированного математического описания и в связи с этим для представления полученного волнового фронта берут определённую конфигурацию стандартных аберраций в определённых пропорциях (что равноценно сумме полиномов с разными коэффициентами).

Из этого можно сделать очень важный вывод: чем больше порядков полиномов Цернике берётся для описания поверхности, тем меньше будет отличаться реальная поверхность от математической. Если учесть, что реальная поверхность на данном этапе представлена не полноценно, а только в виде точек с определённым шагом, то и точность восстановленных значений, находящихся между точками, будет полностью зависеть от полноты предоставленного набора полиномов Цернике.

Рис. 4. Полиномы Цернике

В совокупности, и технологическое совершенствование датчика Хартмана-Шака, и учёт аберраций высоких порядков дают возможность учитывать всё больше факторов и нюансов в нарушении рефракции зрительной системы пациента.

Важно понимать, что данные высокие технологии доступны не только рефракционным хирургам. Авторефкератометры, работающие на основе этих технологий, уже давно не считаются роскошью, а становятся неотъемлемо частью все большего числа оптических салонов.