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Archivio digitale delle tesi discusse presso l'Università di Pisa

Tesi etd-09252017-223853


Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
TAPINASSI, SOFIA
URN
etd-09252017-223853
Titolo
Valutazione delle prestazioni di uno strumento oftalmico basato su tomografia a coerenza ottica
Dipartimento
FISICA
Corso di studi
FISICA
Relatori
relatore Prof.ssa Bisogni, Maria Giuseppina
Parole chiave
  • coerenza ottica
  • OCT
  • oftalmologia
  • cornea
  • tomografia
Data inizio appello
18/10/2017
Consultabilità
Completa
Riassunto
La cornea è il principale elemento refrattivo dell'occhio umano e conoscerne la morfologia è fondamentale per lo studio della funzione visiva e per diagnosticare e valutare la progressione di importanti patologie, come ad esempio il cheratocono.
Per eseguire analisi corneali risulta quindi necessario a fini diagnostici utilizzare strumenti in grado di fornire misure accurate e ripetibili e immagini del segmento oculare anteriore ad alta definizione.
Lo scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di caratterizzare un topografo-tomografo corneale, il cui funzionamento è basato sulla tomografia a coerenza ottica insieme al disco di Placido. La tomografia a coerenza ottica è una tecnica di imaging che consente di ottenere immagini tomografiche ad alta risoluzione, tramite l'interferometria, utilizzando radiazione generata da una sorgente a banda larga. Il disco di Placido è invece uno strumento costituito da una serie di anelli concentrici che permette di ottenere informazioni riguardanti la superficie corneale anteriore grazie all'elaborazione della sua immagine riflessa dalla cornea. Il lavoro è stato svolto presso l'azienda fiorentina CSO e può essere suddiviso in due parti. Nella prima, l'obiettivo è stato quello di mettere a punto un metodo per valutare la bontà del sistema ottico spettrometro, cuore dello strumento, tramite la verifica delle sue aberrazioni. Lo spettrometro, infatti, è l'elemento che determina la qualità delle immagini che si ottengono con lo strumento finito, per cui risulta indispensabile riuscire a studiarlo per valutarne le prestazioni ottiche e determinare l'eventuale ripercussione della presenza di aberrazioni sulle performance del sistema OCT. L'azienda non possedeva un metodo efficace per effettuare queste operazioni e che potesse essere utilizzato ordinariamente per testare ogni spettromettro. È stato quindi messo a punto un metodo che, utilizzando l'interferometro di Fizeau, ha permesso di ottenere informazioni circa il fronte d'onda in uscita dal sistema, descritto tramite i polinomi di Zernike. Una volta effettuata la misura ed ottenuti così i parametri che descrivono il sistema in termini di aberrazioni, è stato utilizzato il programma di progettazione ottica Zemax OpticStudio, con il quale è stato simulato tutto il sistema ottico e il suo comportamento in presenza delle aberrazioni. È stato così possibile ricavare, tramite la simulazione eseguita col programma, la Point spread function (PSF) del sistema simulato all'uscita dello spettrometro dove è posto un sensore lineare.
La PSF ottenuta dal sistema simulato, in cui sono stai inseriti i dati relativi alle aberrazioni misurate, è risultata confrontabile con la PSF del sistema simulata con Zemax precedentemente. Questo procedimento è stato effettuato per due diversi spettrometri e per entrambi si sono ottenuti risultati simili. Questo significa che le aberrazioni presenti nell'ottica dei due spettrometri non influiscono in maniera significativa e, di conseguenza, le tolleranze inserite in fase di progetto per i vari elementi ottici sembrano accettabili.
Nella seconda parte del lavoro è stata eseguita un'analisi volta alla determinazione dell'accuratezza e della ripetibilità delle misure eseguite con lo strumento finito. Le misure relative ai vari parametri che caratterizzano la morfologia corneale necessitano altissima accuratezza e ripetibilità. In particolar modo, queste informazioni sono importanti per pazienti che necessitano di sottoporsi a chirurgia refrattiva e della cataratta e, nei soggetti già trattati, per controllare il decorso ed eventuali problemi post-operatori.
Prima che lo strumento venga posto sul mercato risulta quindi essenziale valutare l'accuratezza delle misure ottenute ed è auspicabile che lo strumento soddisfi alcuni standard stabiliti dalla International Organization for Standardization.
Per quanto riguarda l'analisi di accuratezza, questa è stata eseguita seguendo le linee guida della normativa ISO 19980:2013(E) ed è stata dimostrata l'elevata qualità dello strumento, che è stato classificato nella classe A, ovvero la migliore prevista dallo standard, in base ai risultati ottenuti. L'analisi di ripetibilità delle mappe topografiche, invece, è stata eseguita su due diversi strumenti, uno dei quali era stato implementato con uno spettrometro misurato con l'interferometro in precedenza e del quale eravamo quindi certi che le sue aberrazioni non fossero significative. Per entrambi gli strumenti sono stati definiti i limiti entro i quali le misure possono essere considerate ripetibili e ambedue hanno mostrato un'elevata ripetibilità. Il secondo però ha fornito risultati leggermente peggiori. È stato supposto che ciò potesse esser dovuto ad aberrazioni più consistenti nel sistema ottico del suo spettrometro. Per avere una dimostrazione di ciò è stata eseguita un'acquisizione tomografica con entrambi gli strumenti ed è stato valutato il contrasto delle due immagini ottenute. Il contrasto per l'immagine ottenuta con il secondo strumento è effettivamente risultato minore e ciò è indice di una minor qualità dello spettrometro. Quindi, nonostante anche il secondo strumento fornisca risultati più che soddisfacenti in termini di ripetibilità, le immagini ottenute con esso risentono delle aberrazioni del suo sistema ottico. Questo studio è quindi un'ulteriore prova dell'importanza di eseguire misure interferometriche sugli spettrometri, che consentiranno di produrre strumenti di alta qualità e sempre più performanti.
L'ultima analisi effettuata è stata quella atta a determinare la ripetibilità dei principali indici refrattivi e morfometrici corneali, importantissimi a fini diagnostici. Gli indicatori statistici considerati nell'analisi hanno garantito l'elevata ripetibilità delle misure. Inoltre, i risultati ottenuti per i vari parametri sono stati confrontati con quelli ottenuti per strumenti simili ed è stato possibile notare come lo strumento fornisca risultati sempre confrontabili, o migliori, rispetto a questi.
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