각막 곡률 분포 측정 장치 개발

Abstract

[한글]현재 임상에서 사용되고 있는 각막 지형도에 의해 각막의 곡률, 난시, 편심률등의 정보를 얻을수 있기 때문에 이를 이용하여 최적의 콘텍트렌즈 제작 및 라식수술등의 수행을 가능하게 하고 있다. 각막의 지형을 측정하는 방법에는 Placido disk system, interferometry, moire deflectometry, profilometry, slitlamp등의 방법들이 있다.

본 연구에서는 각막의 지형도를 표현할수 있는 여러가지 방법들 중에서 플라시도 링을 이용한 방법으로 광학계를 설계하였다. 플라시도 링을 이용한 방법은 다른 방법에 비해 제작이 용이하며, 검출된 링의 영상처리 및 곡률 분포 알고리즘을 이용하여 측정값을 비교적 쉽게 구할수 있기 때문에 이를 선택하였다. 본 연구에서 제작한 플라시도 링과 광학계는 Zemax를 이용하여 설계하였다.

설계된 광학계를 이용하여 각막에 반사된 플라시도 링을 기존의 에지검출과는 달리 가중평균을 이용한 포인트 검출 방법을 사용하였으며, 검출한 결과 설계된 링의 위치와 크기에 대해 실험치가 약 96%의 데이터 정확도를 얻었다. 또한, 새로운 곡률 분포 알고리즘을 구현하여 실제 곡률반경이 7.8인 모델아이에 대해 곡률값을 측정한 결과 신뢰구간 95%이내에서 실험치와 설계치가 다르지 않다는 P-value(0.066)를 얻었다. 마지막으로 구해진 곡률값들에 보간법을 적용하여 등고선 형태의 각막 지형도를 구현하였다.

[영문]Currently on a clinic, curvature of a cornea, astigmatism and eccentricity are acquired from the corneal topographical map for the optical contacts lens fitting and Lasik surgery. To measure a topography of a cornea, placido disk system, interferometry, moire deflectometry, profilometry and slitlamp are used.

In this paper, we designed an optical system which is using placido ring, to measure a topographicl map of a cornea. The placido ring type optical system is easier than other methods to fabricate, and it can acquire curvature values by using image processing and curvature distribution algorithm. Because of these facts, we selected placido ring system for our topography. Placido ring and optical system were designed from Zemax software.

To compare the designed curvature values and measured curvature ones, we detected placido ring reflected in a cornea by point detection method using weighted average, not edge detection method. The accuracy of the measured positions and sizes of ring values is reached up to about 96% of the designed values. Moreever, for the model eye which has the curvature radius of 7.8, the measured curvature values have shown P-value(0.066) within 95% confidence interval by using the proposed curvature distribution algorithm. Finally, we implemented a cornea topographical map of a contour form by interpolating ring points.