344 research outputs found

    Optical coherence tomography-based consensus definition for lamellar macular hole.

    Get PDF
    BackgroundA consensus on an optical coherence tomography definition of lamellar macular hole (LMH) and similar conditions is needed.MethodsThe panel reviewed relevant peer-reviewed literature to reach an accord on LMH definition and to differentiate LMH from other similar conditions.ResultsThe panel reached a consensus on the definition of three clinical entities: LMH, epiretinal membrane (ERM) foveoschisis and macular pseudohole (MPH). LMH definition is based on three mandatory criteria and three optional anatomical features. The three mandatory criteria are the presence of irregular foveal contour, the presence of a foveal cavity with undermined edges and the apparent loss of foveal tissue. Optional anatomical features include the presence of epiretinal proliferation, the presence of a central foveal bump and the disruption of the ellipsoid zone. ERM foveoschisis definition is based on two mandatory criteria: the presence of ERM and the presence of schisis at the level of Henle's fibre layer. Three optional anatomical features can also be present: the presence of microcystoid spaces in the inner nuclear layer (INL), an increase of retinal thickness and the presence of retinal wrinkling. MPH definition is based on three mandatory criteria and two optional anatomical features. Mandatory criteria include the presence of a foveal sparing ERM, the presence of a steepened foveal profile and an increased central retinal thickness. Optional anatomical features are the presence of microcystoid spaces in the INL and a normal retinal thickness.ConclusionsThe use of the proposed definitions may provide uniform language for clinicians and future research

    High Fidelity Haptic Rendering for Deformable Objects Undergoing Topology Changes

    Get PDF
    International audienceThe relevance of haptic feedback for minimally invasive surgery has been demonstrated at numerous counts. However, the proposed methods often prove inadequate to handle correct contact computation during the complex interactions or topological changes that can be found in surgical interventions. In this paper, we introduce an approach that allows for accurate computation of contact forces even in the presence of topological changes due to the simulation of soft tissue cutting. We illustrate this approach with a simulation of cataract surgery, a typical example of microsurgery

    A Numerical Exploration of the Crystalline Lens: from Presbyopia to Cataracts and Intraocular Lenses

    Get PDF
    Esta tesis aborda, de forma numérica, la resolución de tres problemas relacionados con el cristalino. En primer lugar, se ha construido un modelo de elementos finitos del cristalino humano para abordar la simulación de la acomodación, gracias a la incorporación de la contracción muscular del músculo ciliar. El modelo se ha validado con resultados experimentales comparando con Ramasubramanian & Glasser, 2015. Con el mismo modelo, se ha estudiado como afecta el cambio de las propiedades mecánicas de los tejidos del cristalino en la pérdida de amplitud de la acomodación con la edad para entender si la rigidización de los tejidos juega un papel importante en la presbicia. La conclusión principal del estudio numérico ha sido que las propiedades mecánicas y tensiones iniciales de la cápsula del cristalino proporciona la fuerza necesaria para acomodar, es decir, cambiar su curvatura para enfocar de cerca. Especificamente, el ratio de rígidez entre el núcleo y el cristalino gobierna cómo el cristalino cambia de forma. Con la edad, se produce una rigidización del núcleo, y el incremento de la relación entre ambas rigideces (núcleo y corteza) podría ser el principal responsable de la pérdida de la amplitud de acomodación con la edad. En segundo lugar, se ha estudiado la estabilidad biomecánica de diferentes diseños de lentes intraoculares (IOL). Las IOLs sustituyen las funciones del cristalino en pacientes con cataratas, es por ello necesario garantizar su estabilidad en el interior del saco para garantizar una visión adecuada. Entre los aspectos estudiados destaca la caracterización mecánica de los materiales acrílicos con los que se fabrican las lentes. Para ello, se han combinado ensayos uniaxiales con ensayos de indentación. Éstos últimos se han utilizado para caracterizar la respuesta visco-elástica del material. El definir la respuesta del material mediante modelos visco hiperelásticos es necesario para posteriormente analizar la estabilidad de la IOL mediante elementos finitos. Este análisis se ha defino a dos niveles, en un primer nivel se analiza la estabilidad de la IOL simulando el ensayo establecido en la norma ISO 11979-3:2012. Esta norma es de obligado cumplimiento para los fabricantes antes de introducir un nuevo diseño en el mercado. Se ha realizado un estudio estadístico para estudiar el efecto de la geometría de los hápticos tipo C-loop en la estabilidad mecánica de la IOL, obteniendo que el entronque, la unión entre el háptico y la lente, es el parámetro más influyente. Para validar la metodología numérica, se fabricaron varios diseños y se analizaron experimentalmente para comparar los resultados correspondientes con biomarcadores mecánicos (desplazamiento axial, rotación y la inclinación de la IOL) que están relacionados con la calidad visual resultante de la IOL. En un segundo nivel, se ha simulado la respuesta de la IOL en el interior del saco capsular, estudiando la influencia de diferentes parámetros del paciente, como geometría y propiedades mecánicas del saco. También se ha analizado la influencia de parámetros de la cirugía de la catarata, como es el diámetro y posición de la capsulorexis. En este último nivel, se ha estudiado tanto la respuesta instantánea, es decir, tras la cirugía, como a largo plazo, cuando sucede la huella de fusión (fusion footprint) entre la cápsula y la IOL. Para que los modelos computacionales sean de ayuda a los cirujanos o puedan servir en tiempo real, se ha planteado una metodología basada en inteligencia artificial. En este caso la base de datos de partida corresponde a modelos numéricos altamente fiables y con ellos, se genera datos con los que se entrena la red neuronal. En esta tesis, se estudia la estabilidad de la IOL en función del diámetro de compresión del paciente y la edad, que a su vez influye en las propiedades mecánicas del saco. Por último, se ha evaluado experimentalmente la influencia del material de la IOL (hidrófobo o hidrofílico) y su geometría durante la inyección de la IOL en el saco, registrando la fuerza de inyección que debe realizar el cirujano. De cara a evitar complicaciones (se dañe la IOL o el tejido corneal) durante la cirugía, es conveniente que la fuerza a ejercer sea baja. Se ha comprobado que su valor está fuertemente influenciado por el material de la lente.¿Por qué el cristalino es de vital importancia?El cristalino es el responsable tanto del cambio dinámico de la potencia refractiva del ojo a través del mecanismo de acomodación como de la corrección de las aberraciones de la córnea. El cambio óptico dinámico es consecuencia de un cambio geométrico del cristalino. Sin embargo, a medida que el cristalino envejece, disminuye este cambio óptico dinámico y se opacifica, lo que da lugar a las dos patologías comúnmente asociadas al envejecimiento como es, la presbicia y las cataratas. Por este motivo, en esta tesis doctoral se ha profundizado en el estudio mecánico del cristalino y tras su sustitución mediante una lente intraocular artificial durante la cirugía de catarata. La metodología establecida pueden ayudar en un futuro tanto al diseño de nuevos implantes como a los oftalmólogos a seleccionar la IOL adecuada a cada paciente para mejora su calidad visual.This thesis addresses three different case studies related to the crystalline lens. Firstly, the mechanical causes of the loss of accommodation amplitude with age, called presbyopia, were analysed through the finite element method. A high-fidelity simulation of the mechanism of accommodation including the contraction of the ciliary muscle was developed. This allowed us to analyse accommodation in depth, showing that although the lens capsule provides the force to accommodate, the stiffness ratio between the lens cortex and lens nucleus could have a higher effect on how the lens changes its shape. Secondly, the biomechanical stability of intraocular lenses (IOLs) was analysed. IOLs are essential for post-cataract patients as they substitute the functions of the crystalline lens. In this thesis, a wide variety of solutions were addressed: from the visco- and hyper-elasticity characterisation of IOL acrylic materials from depth sensing indentation and uniaxial tests to the simulation of the IOL biomechanical stability inside the capsular bag. We also performed a high-fidelity simulation of the IOL compression standards tests required by the IOLs to be commercialised and the results obtained were compared with clinical data. Lastly, we developed a patient-specific methodology to customise the IOL haptic design. Most of the numerical methology developed is intended to be used in the IOL pre-design phase to avoid costs and time. Thirdly, the IOL delivery during cataract surgery according to haptic and material design and injector characteristics was experimentally studied to avoid any possibility of IOL and eye damage. Apart from the injector size, the IOL material was the most influential parameter in the force exerted in IOL delivery. Why is the crystalline lens of vital importance? The crystalline lens is the responsible for both the dynamic change of the refractive power of the eye through the mechanism of accommodation and the correction of cornea aberrations. The dynamic optical change is consequence of change of the lens shape. However, as the lens ages over time, it decreases this dynamic optical change and becomes cloudy, what leads to the two most common lens-related pathologies, presbyopia and cataracts. Therefore, it is of utmost importance to study the lens mechanics and all issues related to the artificial intraocular lens that substitutes the lens during cataract surgery.<br /

    Preconditioner-Based Contact Response and Application to Cataract Surgery

    Get PDF
    International audienceIn this paper we introduce a new method to compute, in real-time, the physical behavior of several colliding soft-tissues in a surgical simulation. The numerical approach is based on finite element modeling and allows for a fast update of a large number of tetrahedral elements. The speed-up is obtained by the use of a specific preconditioner that is updated at low frequency. The preconditioning enables an optimized computation of both large deformations and precise contact response. Moreover, homogeneous and inhomogeneous tissues are simulated with the same accuracy. Finally, we illustrate our method in a simulation of one step in a cataract surgery procedure, which require to handle contacts with non homogeneous objects precisely

    Estudio sistemático de la estabilidad biomecánica de lentes intraoculares C-loop: Enfoque a un diseño óptimo de los hápticos

    Get PDF
    El objetivo de este Trabajo Fin de Máster es estudiar la influencia de los parámetros que definen la geometría de las lentes intraoculares C-loop que afectan a la estabilidad mecánica en el saco capsular. Dando lugar a un diseño óptimo de lentes C-loop que minimiza el desplazamiento axial, la inclinación y la rotación.Se estudiaron un total de 144 variaciones geométricas de una lente intraocular C-loop no angulada. El conjunto de variaciones adecuado se determinó mediante un análisis factorial mixto, que permitió analizar el impacto de los diferentes diseños sobre la estabilidad mecánica de la lente (fuerza de compresión, desplazamiento axial, inclinación y rotación). Los parámetros de diseño estudiados fueron: la longitud, anchura, espesor y ángulo de apertura del háptico, la unión háptico-óptica y el inicio de la curvatura háptica. El impacto de los diferentes parámetros se evaluó mediante gráficos de Pareto y análisis estadísticos.La fuerza de compresión (o reacción) se ve afectada por la anchura del háptico, la unión háptico-óptica y la interacción entre ambas. El desplazamiento axial se ve afectado principalmente por la anchura y el grosor del háptico, así como por el tamaño de la unión háptico-óptica. La inclinación se ve afectada por el espesor háptico y la interacción entre la curvatura háptica y la unión háptico-óptica. La rotación se ve afectada por el inicio de la curvatura háptica, la unión háptico-óptica y la anchura del háptico. La principal conclusión de este TFM es que la unión háptico-óptica es uno de los parámetros más influyentes que afectan en las cuatro respuestas estudiadas de las lentes C-Loop. Cuanto más pequeña sea la unión háptico-óptica, mejor será la estabilidad biomecánica.<br /

    Ex-vivo and In-vivo Characterization of Human Accommodation

    Get PDF
    A completely satisfying approach to restoring accommodation still needs to be developed. Besides, there are considerable discrepancies between objective and subjective trials to evaluate the therapeutic success. A substantial biomechanical understanding of all structures and processes involved in accommodation as well as presbyopia are needed to develop promising new strategies. This contribution focuses on developing advanced imaging techniques to create a basic understanding of accommodation and presbyopia and to evaluate existing concepts for restoring accommodation. Besides, the emphasis is also on replacing stiff presbyopic lenses by a material that imitates the young crystalline lens

    Influence of material and haptic design on the mechanical stability of intraocular lenses by means of finite-element modeling

    Get PDF
    Intraocular lenses (IOLs) are used in the cataract treatment for surgical replacement of the opacified crystalline lens. Before being implanted they have to pass the strict quality control to guarantee a good biomechanical stability inside the capsular bag, avoiding the rotation, and to provide a good optical quality. The goal of this study was to investigate the influence of the material and haptic design on the behavior of the IOLs under dynamic compression condition. For this purpose, the strain-stress characteristics of the hydrophobic and hydrophilic materials were estimated experimentally. Next, these data were used as the input for a finite-element model (FEM) to analyze the stability of different IOL haptic designs, according to the procedure described by the ISO standards. Finally, the simulations of the effect of IOL tilt and decentration on the optical performance were performed in an eye model using a ray-tracing software. The results suggest the major importance of the haptic design rather than the material on the postoperative behavior of an IOL. FEM appears to be a powerful tool for numerical studies of the biomechanical properties of IOLs and it allows one to help in the design phase to the manufacturers

    Misalignment and tilt effect on aspheric intraocular lens designs after a corneal refractive surgery

    Get PDF
    Purpose: To numerically evaluate and compare the tolerance to misalignment and tilt of aspheric intraocular lenses (IOLs) designed for three eyes: with standard cornea and with simulated corneas after myopic and hyperopic laser ablation surgery. Methods: Three aspheric IOLs of +20.00 diopter (D) with different spherical aberration (SA) (Z04) values have been designed using a theoretical model eye. Drastic changes on the theoretical eye anterior corneal asphericity have been performed to simulate myopic and hyperopic refractive surgeries. The effect of IOL misalignment and tilt on the image quality has been evaluated using a commercial optical software design for the three eye models. Image quality was assessed from the modulation transfer function (MTF), root mean square (RMS) values of defocus, astigmatism, coma and spherical aberration (Z04), and retinal images obtained from a visual simulator using an aleatory optotype of 0.00 LogMar visual acuity (VA). Results: IOL misalignment and tilt reduced MTF values in general, and increased wavefront aberrations errors. Aberration-free IOLs maintained best the MTF values when misalignments were applied, together with good on-axis optical quality. IOLs with negative SA (Z04) correction decreased the MTF value under 0.43 for misalignments values higher than 0.50 mm with the three corneas. The effect of misalignment on RMS astigmatism and coma was correlated with the IOL SA (Z04) and with the three corneas. Conclusions: This theoretical study shows that the largest degradation in image quality arises for the IOL with the highest amount of spherical aberration (Z04). Moreover, it has been found that the aspherical design has a more influential role in misalignment tolerance than in tilt tolerance
    corecore