Алгоритм расчета диоптрийной силы оптического цилиндра для проведения оптического этапа кератопротезирования

Цель: провести анализ клинико-функциональных результатов оптического этапа кератопротезирования и разработать модель машинного обучения для расчета силы оптического цилиндра кератопротеза.

Пациенты и методы. Проведено хирургическое лечение 90 пациентов (90 глаз) с ожоговыми и терминальными дистрофическими бельмами роговицы. Средний возраст больных составил 59,5 (40,75; 70,5) года; 65 мужчин и 25 женщин. Всем пациентам в 2 этапа было проведено кератопротезирование, в ходе которого на первом этапе была имплантирована опорная пластина кератопротеза в толщу сосудистого бельма или в виде кератопротезного комплекса после предварительной имплантации опорной пластины в криоконсервированную роговицу донора, а вторым этапом вкручен оптический цилиндр, который подбирался из расчета длины глазного яблока, наличия или отсутствия нативного хрусталика / интраокулярной линзы (ИОЛ) / иридохрусталиковой диафрагмы (ИХД), общей толщины сосудистого бельма и толщины покровных аутотканей после укрепляющих операций в анамнезе.

Результаты. Учитывая полученные результаты по метрикам качества (MAE и R2) и полученной предсказуемости в пределах ±0,50 дптр в 30,0 % случаев и ±1,00 дптр в 50 % случаев на тестовой выборке, принято решение разработать модель на основании двух признаков: длины глаза и общей толщины бельма. Модель с двумя признаками показала лучшее качество, чем модель с одним признаком, на тестовой выборке по всем метрикам качества (MAE и R2) и полученной предсказуемости в пределах ±0,50 и ±1,00 дптр, которые составили 30,0 и 70,0 % соответственно.

Заключение. Разработана модель линейной регрессии для расчета преломляющей силы оптического цилиндра кератопротеза на основании данных длины глаза и общей толщины бельма, которая показала предсказуемость в пределах ±1,00 дптр в 70,0 % случаев. Тем не менее необходимо проведение дальнейших наблюдений для усовершенствования данной модели.

1. Малюгин БЭ, Борзенок СА, Ковшун ЕВ Головин АВ, Шацких АВ. Морфологические изменения роговицы кролика при имплантации новой модели опорной пластинки кератопротеза. Вестник офтальмологии. 2020;136(5):7786.

2. Грищенко МВ, Мясникова ВВ, Нефедов ДА. Протезирование роговицы: от прошлого к будущему. Российский офтальмологический журнал. 2023;16(3):141–146. doi: 10.21516/2072-0076-2023-16-3-141-146.

3. Avadhanam VS, Smith HE, Liu C. Keratoprostheses for corneal blindness: a review of contemporary devices. Clin Ophthalmol. 2015 Apr 16;9:697–720. doi: 10.2147/OPTH.S27083.

4. Катаев МГ, Головин АВ, Нефедова ОН, Трофимова ИЮ. Укрепление бельма аутотрансплантатом височной фасции при кератопротезировании. Офтальмохирургия. 2024;2(139):43–51. doi: 10.25276/0235-4160-2024-2-43-51.

5. Zarei-Ghanavati M, Avadhanam V, Vasquez Perez A, Liu C. The osteo-odontokeratoprosthesis. Curr Opin Ophthalmol. 2017 Jul;28(4):397–402. doi: 10.1097/ICU.0000000000000388.

6. Головин АВ, Борзенок СА, Латыпов ИА, Манцова ВР, Трошина АА, Прошко АВ, Кечин ЕВ. Клинико-функциональные результаты имплантации интраламеллярных пластинчатых кератопротезов модифицированного типа по Фёдорову – Зуеву у больных с бельмами роговицы ожогового происхождения и тяжёлыми формами дистрофий роговицы. Фёдоровский журнал офтальмохирургии. 2025;2с(145):136–146.

7. Hull CC, Liu CS, Sciscio A, Eleftheriadis H, Herold J. Optical cylinder designs to increase the field of vision in the osteo-odonto-keratoprosthesis. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2000 Dec;238(12):1002–1008. doi: 10.1007/s004170000191.

8. Lee RM, Ong GL, Lam FC, White J, Crook D, Liu CS, Hull CC. Optical functional performance of the osteo-odonto-keratoprosthesis. Cornea. 2014 Oct;33(10):1038–1045. doi: 10.1097/ICO.0000000000000235.

9. Huang Y, Yu J, Liu L, Du G. Moscow eye microsurgery complex in Russia keratoprosthesis in Beijing Ophthalmology. Am. J. Ophthalmol. 2011;118(1):41–46. doi: 10.1016/j.ophtha.2010.05.019.

10. Мороз ЗИ, Зуев ВК, Глазко ВИ. Сравнительная оценка трех видов кератопротезов, имплантированных в ожоговые бельма. Оптикореконструктивные операции и аллопластика в офтальмологии. М., 1974:39–43.

11. Головин АВ, Трошина АА, Манцова ВР, Прошко АВ. Комплексный подход к хирургическому лечению катаракты у пациентов с сосудистыми бельмами на разных этапах кератопротезирования. Офтальмохирургия. 2025;2(144):16–28. doi: 10.25276/0235-4160-2025-2-16-28.

12. Harissi-Dagher M, Colby KA. Cataract extraction after implantation of a type I Boston keratoprosthesis. Cornea 2008;27:220–222. doi: 10.1097/ICO.0b013e31815b7d69.

13. Langenbucher A, Szentmary N, Speck A, Seitz B & Eppig T. Calculation of power and field of view of keratoprostheses. Ophthalmic Physiol Opt. 2013;33:412–419. doi: 10.1111/opo.12046.

14. Hille K, Hille A, Ruprecht KW. Medium term results in keratoprostheses with biocompatible and biological haptic. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2006;244:696–704. doi: 10.1007/s00417-005-0092-6.

15. Utine CA, Tzu J, Dunlap K & Akpek EK. Visual and clinical outcomes of explantation versus preservation of the intraocular lens during keratoprosthesis implantation. J Cataract Refract Surg. 2011;37:1615–1622. doi: 10.1016/j.jcrs.2011.03.045.

16. Becken W, Altheimer H, Esser G, Mu€ller W & Uttenweiler D. Optical magnification matrix: near objects in the paraxial case. Optom Vis Sci. 2008;85:581–592. doi: 10.1097/OPX.0b013e31817db9f9.

17. Rosenblum WM, Christensen JL. Optical matrix method: optometric applications. Am J Optom Physiol Opt. 1974;51:9.