使用布里渊显微镜进行角膜生物力学分析
研究概览
详细说明
近视手术矫正和圆锥角膜的识别/管理是独立但又紧密交织的具有重大意义的问题。 对于这两者,直接测量以评估角膜刚度(即其抗变形能力)的需求尚未得到满足。 到 2050 年,近视的患病率预计将翻一番,影响超过 50% 的美国人口。 激光原位角膜磨镶术 (LASIK) 是世界上最受欢迎和最成功的手术之一,在近视矫正方面优于长期佩戴隐形眼镜。 然而,目前只有约 10% 的符合条件的患者接受了 LASIK;其他人则将安全问题列为他们做出决定的主要因素。 屈光手术结果不佳的主要风险是由于不明(亚临床)扩张(即 圆锥角膜)。 因非典型、可疑角膜曲率而接受 LASIK 评估但真实风险未确定的患者是手术筛查失败的主要原因。 这导致优秀的候选人被拒绝手术,而使用当前的筛选算法仍然遗漏了高达 10% 的真正差的候选人。
圆锥角膜的患病率比之前报道的 1/2000 数字高出 10 倍。 角膜交联 (CXL) 现已在美国获得 FDA 批准用于圆锥角膜治疗,可有效硬化角膜并阻止扩张进展。 圆锥角膜的早期识别至关重要,但目前临床上的测试是形态学的,而不是生物力学的,因此不允许在开始 CXL 治疗之前导致视力丧失的最早阶段进行明确诊断。 因此,准确识别亚临床扩张症的需求从未如此强烈。
在过去几年中,新开发的布里渊显微镜技术已成为解决这一临床需求的最有前途的工具。 本研究将通过将角膜生物力学改变的布里渊映射与异常形态行为联系起来,并在角膜生物力学突然改变的情况下测试结果,通过以下方式系统地解决当前知识中的关键差距:1)屈光手术程序削弱,2)加强通过角膜交联。
预计评估角膜机械状态的临床工具将改善圆锥角膜的早期诊断和管理以及屈光手术计划。 最终,这将导致预测模型,其中布里渊测量可以准确预测术后结果,从而有助于开发个性化手术参数。
研究类型
注册 (估计的)
联系人和位置
学习地点
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Ohio
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Cleveland、Ohio、美国、44195
- Cleveland Clinic Cole Eye Institute
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参与标准
资格标准
适合学习的年龄
接受健康志愿者
取样方法
研究人群
描述
纳入标准:
- 18-60岁圆锥角膜患者
- 18-60岁角膜正常的患者,
- 18-60岁接受屈光手术(LASIK、PRK、SMILE)的患者
- 18-60 岁的圆锥角膜患者接受 CXL
排除标准:
- 年龄范围外
- 既往眼科手术史
- 无法配合布里渊显微镜检查
- 无法提供知情同意
学习计划
研究是如何设计的?
设计细节
- 观测模型:病例对照
- 时间观点:横截面
队列和干预
团体/队列 |
干预/治疗 |
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1:正常控制
没有任何既往手术的正常角膜患者作为对照组
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布里渊临床仪器由三部分组成:人机界面、激光扫描共聚焦显微镜和基于标准具的光谱仪。
人机界面是一种改进的眼科裂隙灯仪器,带有下巴支撑和头枕。
光源是 780 nm 的单纵模 CW 激光器。
偏振分束器和四分之一波片组件将激光束发送到人机界面。
为了将光线聚焦到眼睛中,使用长工作距离显微镜物镜。
来自眼睛的布里渊散射光用单模光纤收集。
对于光谱分析,采用交叉轴级联原理配置的两级 VIPA 标准具光谱仪,并在 EM-CCD 相机上测量光谱。
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2 圆锥角膜
圆锥角膜各阶段患者
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布里渊临床仪器由三部分组成:人机界面、激光扫描共聚焦显微镜和基于标准具的光谱仪。
人机界面是一种改进的眼科裂隙灯仪器,带有下巴支撑和头枕。
光源是 780 nm 的单纵模 CW 激光器。
偏振分束器和四分之一波片组件将激光束发送到人机界面。
为了将光线聚焦到眼睛中,使用长工作距离显微镜物镜。
来自眼睛的布里渊散射光用单模光纤收集。
对于光谱分析,采用交叉轴级联原理配置的两级 VIPA 标准具光谱仪,并在 EM-CCD 相机上测量光谱。
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3:激光手术
正在接受激光原位角膜磨镶术 (LASIK) 的正常角膜患者
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布里渊临床仪器由三部分组成:人机界面、激光扫描共聚焦显微镜和基于标准具的光谱仪。
人机界面是一种改进的眼科裂隙灯仪器,带有下巴支撑和头枕。
光源是 780 nm 的单纵模 CW 激光器。
偏振分束器和四分之一波片组件将激光束发送到人机界面。
为了将光线聚焦到眼睛中,使用长工作距离显微镜物镜。
来自眼睛的布里渊散射光用单模光纤收集。
对于光谱分析,采用交叉轴级联原理配置的两级 VIPA 标准具光谱仪,并在 EM-CCD 相机上测量光谱。
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第 4 组:PRK
正在接受光折射性角膜切除术 (PRK) 的正常角膜患者
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布里渊临床仪器由三部分组成:人机界面、激光扫描共聚焦显微镜和基于标准具的光谱仪。
人机界面是一种改进的眼科裂隙灯仪器,带有下巴支撑和头枕。
光源是 780 nm 的单纵模 CW 激光器。
偏振分束器和四分之一波片组件将激光束发送到人机界面。
为了将光线聚焦到眼睛中,使用长工作距离显微镜物镜。
来自眼睛的布里渊散射光用单模光纤收集。
对于光谱分析,采用交叉轴级联原理配置的两级 VIPA 标准具光谱仪,并在 EM-CCD 相机上测量光谱。
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5:微笑
进行小切口晶状体摘除术 (SMILE) 的正常角膜患者
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布里渊临床仪器由三部分组成:人机界面、激光扫描共聚焦显微镜和基于标准具的光谱仪。
人机界面是一种改进的眼科裂隙灯仪器,带有下巴支撑和头枕。
光源是 780 nm 的单纵模 CW 激光器。
偏振分束器和四分之一波片组件将激光束发送到人机界面。
为了将光线聚焦到眼睛中,使用长工作距离显微镜物镜。
来自眼睛的布里渊散射光用单模光纤收集。
对于光谱分析,采用交叉轴级联原理配置的两级 VIPA 标准具光谱仪,并在 EM-CCD 相机上测量光谱。
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6:CXL
正在接受角膜交联术(CXL)的圆锥角膜患者
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布里渊临床仪器由三部分组成:人机界面、激光扫描共聚焦显微镜和基于标准具的光谱仪。
人机界面是一种改进的眼科裂隙灯仪器,带有下巴支撑和头枕。
光源是 780 nm 的单纵模 CW 激光器。
偏振分束器和四分之一波片组件将激光束发送到人机界面。
为了将光线聚焦到眼睛中,使用长工作距离显微镜物镜。
来自眼睛的布里渊散射光用单模光纤收集。
对于光谱分析,采用交叉轴级联原理配置的两级 VIPA 标准具光谱仪,并在 EM-CCD 相机上测量光谱。
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研究衡量的是什么?
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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布里渊指标的变化
大体时间:基线和干预后 3 个月之间的差异
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要评估的布里渊指标包括整个角膜和角膜基质每个深度的局部平均布里渊模量测量
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基线和干预后 3 个月之间的差异
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合作者和调查者
出版物和有用的链接
一般刊物
- Zhang H, Roozbahani M, Piccinini AL, Golan O, Hafezi F, Scarcelli G, Randleman JB. Depth-Dependent Reduction of Biomechanical Efficacy of Contact Lens-Assisted Corneal Cross-linking Analyzed by Brillouin Microscopy. J Refract Surg. 2019 Nov 1;35(11):721-728. doi: 10.3928/1081597X-20191004-01.
- Webb JN, Langille E, Hafezi F, Randleman JB, Scarcelli G. Biomechanical Impact of Localized Corneal Cross-linking Beyond the Irradiated Treatment Area. J Refract Surg. 2019 Apr 1;35(4):253-260. doi: 10.3928/1081597X-20190304-01.
- Randleman JB, Su JP, Scarcelli G. Biomechanical Changes After LASIK Flap Creation Combined With Rapid Cross-Linking Measured With Brillouin Microscopy. J Refract Surg. 2017 Jun 1;33(6):408-414. doi: 10.3928/1081597X-20170421-01.
- Scarcelli G, Pineda R, Yun SH. Brillouin optical microscopy for corneal biomechanics. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2012 Jan 20;53(1):185-90. doi: 10.1167/iovs.11-8281.
- Scarcelli G, Kling S, Quijano E, Pineda R, Marcos S, Yun SH. Brillouin microscopy of collagen crosslinking: noncontact depth-dependent analysis of corneal elastic modulus. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2013 Feb 19;54(2):1418-25. doi: 10.1167/iovs.12-11387.
- Scarcelli G, Besner S, Pineda R, Yun SH. Biomechanical characterization of keratoconus corneas ex vivo with Brillouin microscopy. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2014 Jun 17;55(7):4490-5. doi: 10.1167/iovs.14-14450.
- Scarcelli G, Besner S, Pineda R, Kalout P, Yun SH. In vivo biomechanical mapping of normal and keratoconus corneas. JAMA Ophthalmol. 2015 Apr;133(4):480-2. doi: 10.1001/jamaophthalmol.2014.5641. No abstract available.
研究记录日期
研究主要日期
学习开始 (实际的)
初级完成 (估计的)
研究完成 (估计的)
研究注册日期
首次提交
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首次发布 (实际的)
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