Research on Biomedical Engineering
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Instrumento computadorizado para medidas da topografia da córnea durante a cirurgia: Desenvolvimento e aplicações clínicas

Computerized instrument for measuring corneal topography during surgery: Development and applications

Carvalho, Luiz Alberto

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Resumo

Neste trabalho desenvolvemos um instrumento para videoceratografia computadorizada durante o procedimento cirúrgico. Uma região da córnea de aproximadamente 7mm de diâmetro pode ser analisada, dando ao cirurgião informações sobre o poder refrativo e o astigmatismo da córnea. O sistema é baseado na iluminação de um cone com Discos de Plácido, fixado na lente objetiva do microscópio cirúrgico. No divisor de feixes 50% do microscópio foi instalada uma câmera CCD monocromática. Uma placa de aquisição (frame grabber) de imagens foi instalada em um microcomputador IBM compatível e imagens foram digitalizadas em resolução de 480x640 pixels. Algoritmos para processamento de imagens foram implementados para detecção das bordas dos Discos de Plácido. Curvas de calibração foram geradas baseadas em 4 superfícies esféricas e aproximadamente 3600 pontos foram calculados em cada exame. Posteriormente, 10 córneas saudáveis foram comparadas utilizando um videoceratógrafo comercial importado (não cirúrgico) (EyeSys System 2000) para o voluntário na posição vertical. O desvio médio para o raio de curvatura foi menor que ou igual a 0.05mm para 8 casos, desvio no astigmatismo foi menor ou igual a 0.18 D para 7 casos. Para o eixo cilíndrico o desvio foi menor que ou igual a 5 graus para 6 dos casos. Este VC cirúrgico pode ser usado para monitorar e reduzir astigmatismos residuais em cirurgias de catarata extracapsular e ceratoplastia penetrante e lamelar. Este aparelho, com algumas melhorias, pode também ser usado para diminuir a incidência de astigmatismos residuais em cirurgias de catarata e transplante de córnea (ceratoplastia). Também pode ser utilizado para colher dados pré-operatórios em cirurgias LASIK assistido por topografia de córnea.

Palavras-chave

Catarata, Ceratometria, Ceratoplastia, Cirurgia da córnea, Topografia de córnea.

Abstract

We have developed a novel instrument for computerized corneal topography (videokeratography) during surgery. The instrument measures a region of approximately 7 mm in diameter, providing the surgeon with precise values of power and astigmatism. The system is based on a Placido Disc projecting system. A 50% beam splitter attached to the body of the microscope reflects the Placido Disc pattern. At the beam splitter we installed our homemade adaptor and a CCD monochromatic camera. A frame grabber is installed on an IBM compatible PC and images are digitized at resolution of 480x640 pixels. Algorithms based on image processing techniques were implemented for edge detection of Placido Disc patterns. Calibrating curves based on 4 spherical surfaces were generated and approximately 3600 points were calculated for each exam. Preliminary measurements on 10 healthy corneas were compared with the measurements of a commercial non-surgical videokeratographer (EyeSys System 2000). The mean deviation in radius of curvature for all exams was less than or equal to 0.05 mm for 8 cases. Corneal astigmatism deviations were less than or equal to 0.18 D for 7 of all cases. For astigmatism axis deviation was less or equal to 50 for 6 cases. This system, with some improvements, may be successfully used to diminish high post surgical astigmatisms in surgeries such as cataract and corneal transplant (keratoplasty). This system could also be used to gather preoperative data in corneal topography assisted LASIK.

Keywords

Cataract, Corneal surgery, Corneal topography, Keratoplasty, Videokeratography.
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