Early elastic and viscoelastic corneal biomechanical changes after photorefractive keratectomy and small incision lenticule extraction.

PURPOSE: To compare early changes in the corneal biomechanical parameters after photorefractive keratectomy (PRK) and small incision lenticule extraction (SMILE) and their correlations with corneal shape parameters. METHODS: One hundred twenty four eyes received myopic PRK and SMILE for similar amounts of myopia. Corneal tomography with Pentacam HR, biomechanical parameters using Corvis ST, and Ocular Response Analyzer (ORA) were evaluated before and 2 weeks after surgery. The change in each parameter was compared between groups, while the difference in central corneal thickness and cornea-compensated intraocular pressure measured before and after surgery were considered as covariates. RESULTS: A significant reduction was seen in the corneal stiffness parameter at first applanation, and an increase in deformation amplitude ratio (DAR), and integrated inverse radius (IIR) in both groups after surgery (p < 0.001) Changes in DAR, and IIR were significantly greater in the SMILE than in the PRK group (p < 0.001) Corneal hysteresis (CH) and corneal resistance factor (CRF) decreased in both SMILE and PRK groups after surgery, (p < 0.001) with no statistically significant difference between groups (p > 0.05) Among new Corvis ST parameters, DAR showed a significant correlation with changes in Ambrosio relational thickness in both groups (p < 0.05). CONCLUSIONS: Both techniques caused significant changes in corneal biomechanics in the early postoperative period, with greater elastic changes in the SMILE group compared to the PRK group, likely due to lower tension in the SMILE cap and thinner residual stromal bed in SMILE. There were no differences in viscoelastic changes between them, so the lower CH may reflect the volume of tissue removed.

Effect of corneal cross-linking on biomechanical changes following transepithelial photorefractive keratectomy and femtosecond laser-assisted LASIK.

Purpose: To evaluate the change in corneal biomechanics in patients with postoperative ectasia risk when combining two common laser vision correction procedures (tPRK and FS-LASIK) with cross-linking (in tPRK Xtra and FS-LASIK Xtra). Methods: The study included 143 eyes of 143 myopic, astigmatic patients that were divided into non-cross-linked refractive surgery groups (non-Xtra groups, tPRK and FS-LASIK) and cross-linked groups (Xtra groups, tPRK Xtra and FS-LASIK Xtra) according to an ectasia risk scoring system. The eyes were subjected to measurements including the stress-strain index (SSI), the stiffness parameter at first applanation (SP-A1), the integrated inverse radius (IIR), the deformation amplitude at apex (DA), and the ratio of deformation amplitude between apex and 2 mm from apex (DARatio2mm). The measurements were taken preoperatively and at 1, 3, and 6 months postoperatively (pos1m, pos3m, and pos6m). Posterior demarcation line depth from the endothelium (PDLD) and from the ablation surface (DLA) were recorded at pos1m. Results: SP-A1 significantly decreased, while IIR, deformation amplitude, and DARatio2mm increased significantly postoperatively in all four groups (p < 0.01)-all denoting stiffness decreases. In the FS-LASIK group, the changes in IIR, DA, and DARatio2mm were 32.7 ± 15.1%, 12.9 ± 7.1%, and 27.2 ± 12.0% respectively, which were significantly higher (p < 0.05) compared to 20.1 ± 12.8%, 6.4 ± 8.2%, and 19.7 ± 10.4% in the FS-LASIK Xtra group. In the tPRK group, the change in IIR was 27.3 ± 15.5%, significantly larger than 16.9 ± 13.4% in the tPRK Xtra group. The changes of SSI were minimal in the tPRK (-1.5 ± 21.7%, p = 1.000), tPRK Xtra (8.4 ± 17.9%, p = 0.053), and FS-LASIK Xtra (5.6 ± 12.7%, p = 0.634) groups, but was significant in the FS-LASIK group (-12.1 ± 7.9%, p < 0.01). After correcting for baseline biomechanical metrics, preoperative bIOP and the change in central corneal thickness (△CCT) from pre to pos6m, the changes in the IIR in both FS-LASIK and tPRK groups, as well as DA, DARatio2mm and SSI in the FS-LASIK group remained statistically greater than their corresponding Xtra groups (all p < 0.05). Most importantly, after correcting for these covariates, the changes in DARatio2mm in the FS-LASIK Xtra became statistically smaller than in the tPRK Xtra (p = 0.017). Conclusion: The statistical analysis results indicate that tPRK Xtra and FS-LASIK Xtra effectively reduced the biomechanical losses caused by refractive surgery (tPRK and FS-LASIK). The decrease in corneal overall stiffness was greater in FS-LASIK than in tPRK, and the biomechanical enhancement of CXL was also higher following LASIK than after tPRK.

Impact of chamber pressure and material properties on the deformation response of corneal models measured by dynamic ultra-high-speed Scheimpflug imaging / Impacto da pressão na câmara artificial e das propriedades do material sobre a resposta de deformação de modelos de córnea medido por imagem de Scheimpflug ultradinâmica de alta velocidade

PURPOSE: To study the deformation response of three distinct contact lenses with known structures, which served as corneal models, under different chamber pressures using ultra-high-speed (UHS) Scheimpflug imaging. METHODS: Three hydrophilic contact lenses were mounted on a sealed water chamber with precisely adjustable pressure: TAN-G5X (41% hydroxyethylmethacrylate/glycolmethacrylate, 550 µm thick), TAN-40 (62% hydroxyethylmethacrylate, 525 µm thick) and TAN-58 (42% methylmethacrylate, 258 µm thick). Each model was tested five times under different pressures (5, 15, 25, 35 and 45 mmHg), using ultra-high-speed Scheimpflug imaging during non-contact tonometry. 140 Scheimpflug images were taken with the UHS camera in each measurement. The deformation amplitude during non-contact tonometry was determined as the highest displacement of the apex at the highest concavity (HC) moment. RESULTS: At each pressure level, the deformation amplitude was statistically different for each lens tested (p<0.001, ANOVA). Each lens had different deformation amplitudes under different pressure levels (p<0.001; Bonferroni post-hoc test). The thicker lens with less polymer (TAN-G5X) had a higher deformation (less stiff behavior) than the one that was thinner but with more polymer (TAN-40), when measured at the same internal pressure. The thinnest lens with less polymers (TAN-58) had a lower deformation amplitude (stiffer behavior) at higher pressures than the thicker ones with more polymer (TAN-40 and TAN-G5X) at lower pressures. CONCLUSIONS: UHS Scheimpflug imaging allowed for biomechanical assessment through deformation characterization of corneal models. Biomechanical behavior was more influenced by material composition than by thickness. Chamber pressure had a significant impact on deformation response of each lens.

OBJETIVO: Estudar a resposta de deformação de três lentes de contato com estruturas conhecidas, que serviram como modelos de córnea, recorrendo à imagem de Scheimpflug de alta velocidade. MÉTODOS: Três lentes de contato hidrófilas foram montadas em uma câmara de água selada com pressão ajustável: TAN-G5X (41% hidroxietilmetacrilato/glycolmethacrylate, 550µm de espessura), TAN-40 (hidroxietilmetacrilato 62%, 525 µm de espessura) e TAN-58 (42% metilmetacrilato, 258 µm de espessura). Cada modelo foi testado cinco vezes sob pressões diferentes (5, 15, 25, 35 e 45 mmHg), recorrendo a um tonómetro de não-contato acoplado a uma câmara de Scheimpflug de alta velocidade. Cento e quarenta imagens de Scheimpflug foram capturadas em cada medição. A amplitude de deformação foi determinada como o maior deslocamento do ápice no momento de maior concavidade do modelo testado. RESULTADOS: Em cada nível de pressão, a amplitude de deformação foi estatisticamente diferente para cada lente testada (p<0,001, ANOVA). Cada lente teve amplitude de deformação diferente sob distintos níveis de pressão (p<0,001; Bonferroni teste post-hoc). A lente mais espessa e com menos polímero (TAN-G5X) apresentou maior deformação (comportamento menos rígido) do que aquela que era mais fina mas com mais polímero (TAN-40), quando testadas sob a mesma pressão. A lente mais fina e com menos polímero (TAN-58) apresentou uma menor amplitude de deformação (comportamento mais rígido) sob pressões mais elevadas, em comparação com as lentes mais grossas e com mais polímero (TAN-40 e TAN-G5X) em pressões mais baixas. CONCLUSÕES: A imagem de Scheimpflug de alta velocidade permite uma avaliação biomecânica através da medição da amplitude de deformação dos modelos de córnea. O comportamento biomecânico foi mais influenciado pela composição do que pela espessura da lente. A pressão da câmara apresentou um impacto significativo sobre a amplitude de deformação de cada lente.

Dynamic ultra high speed Scheimpflug imaging for assessing corneal biomechanical properties

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.

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.

Buscando indicadores de riesgo de pie diabético: parte II: umbrales de sensibilidad al calor medidos con el aparato de sensibilidad térmica / Searching risk indicators of diabetic foot: part II: sensory threshold to heat measured with termical sensibility instrument

La aplicación de nueva tecnología para medir neuropatía diabética es crucial para la detección de grupos de alto riesgo de pie dibético. Objetivos: evaluar la medición de umbrales de sensibilidad al calor, como potencial predictor de pie diabético. Material y método: grupo C, controles no diabéticos (n=16; 47,1 ñ 8,2 años) grupo D controles diabéticos (n=14; 61,3 ñ 10,2 años; HbA1=10,6 ñ 1,6 por ciento; duración= 12,7 ñ 6,0 años), y grupo U, diabéticos con úlcera del pie (n=6; 62,1 ñ 10,3 años, HbA1=9,9 ñ 0,9 por ciento, duración= 21,8 ñ 11,8 años). Medimos umbrales de sensibilidad al calor (USC) en pies, piernas, región radiocarpiana, brazos y cara con nuestro aparato de sensibilidad térmica, sensibilidad a la corriente eléctrica en nervios peroneo y mediano con neurometer (5 Hz, 250 Hz y 2000 Hz), y sensibilidad a la presión con monofilamento. Pletismografía más presiones segmentarias doppler fueron usadas para estudiar enfermedad y vascular periférica. Resultados: 4/14 del grupo D y 0/6 del gupo U tuvieron calcificación arterial (p>0,05). 2/14 del grupo D y 2/6 del grupo U tuvieron estenosis arterial (p>0,05). Los índices de monofilamento en grupos C,D y U fueron: 6,0 ñ 0,0, 5,2 ñ 2,0 y 1,0 ñ 1,0 (p<0,01). Los umbrales de sensibilidad a la corriente (nervio peroneo, 2000 Hz, mA x 10-2) fueron, en grupos C,D y U: 386,6 ñ 117,5, 517,7 ñ 280,4, y 871,3 ñ 244,7 (p<0,005). Los USC en el pie fueron (ºC) en grupos C,D y U: 32,0 ñ 5,21, 35,39 ñ 5,79, y 42,36 ñ 2,69 (p<0,03). Las tasas de verdaderos positivos/falsos positivos [punto de corte] fueron: 1,0/0,21 [38,0 ºC] para los USC en el pie, 0,83/0,14 [5,0 puntos] para el monofilamento, y 0,83/0,42 [400 mA x 10-2] para el neurometer. Conclusiones: los umbrales de sensibilidad al calor en el pie tienen la mejor combinación de verdaderos positivos/falsos positivos como potencial predictor de úlcera de los pies en diabéticos

Buscando indicadores de riesgo de pie diabético, parte I: diseño y construcción del aparato de sensibilidad térmica para medir unbrales de sensibilidad al calor / Searching risk indicators of diabetic foot, part I: design and construction of the thermal sensibility apparatus for measuring thermal sensation thresholds

El desarrollo de nueva tecnología para medir neuropatía diabética es crucial para la detección de grupos de alto riesgo de pie diabético; úlcera, celulitis, Charcot y gangrena. Objetivos: a) Construir un aparato de sensibilidad térmica AST capaz de evaluar neuropatía midiendo umbrales de sensibilidad al calor en cualquier parte del cuerpo. Además, quisimos que el AST tenga las siguientes características: b) que el termodo en contacto con la piel tenga una velocidad de calentamiento dT/dt, donde T=temperatura en ºC y t=tiempo en segundos entre 0,1 y 1,0ºC, segundo 4. c) que el termodo no exceda los 45ºC. d) que el termodo transfiera calor a la piel a un ritmo inferior a 42,0 Watts cm-2 y a densidad energética inferior a 8,4 Joules cm-2 para evitar quemaduras. Material, método y resultados: A) la parte fundamental del AST fue el termodo, construido con una caja de refrigeración de cobre, placa de calentamiento de silicona de 25 Watts y 33 cm² de superficie y termistor. Además: termómetro digital, intercambiador de calor, bomba impelente, y registrador de papel continuo. B) ajustamos la arquitectura del termodo hasta obtener una velocidad de calentamiento dT/dt=(3,204768) t 0,696, que variaba de 0,4286 a 0,1106 ºC segundo-1. C) el AST se desconecta manualmente cuando la pantalla del termómetro digital indicaba que la temperatura del termodo era 45ºC. D) una vez sustraído el calor disipado por el metal y el agua contenida en el termodo, éste entregaba calor a la piel a razón de 1,11 x 10-3 Watts cm² y 0,12 Joules cm-2. Conclusiones: el AST es un prototipo práctico y seguro para medir neuropatía en diabéticos a través de la medición de umbrales de sensibilidad al calor en la piel. El siguiente paso es probarlo en un estudio clínico