Účinnost algoritmu odvozeného z parametrů rohovkové tomografie k rozlišení vysoce citlivých rohovek na ektázii od zdravých

Pacienti byli považováni za velmi asymetrické (VAE-NT), pokud byla diagnóza ektázie potvrzena na jednom oku na základě dříve popsaných kritérií a druhé oko mělo normální mapu zakřivení přední plochy (topometrické). Pro definování případů VAE-NT byla použita objektivní kritéria pro zvažování normální topografie, včetně objektivních metrik zakřivení předního povrchu odvozených z Pentacam. Normální topografie byla přísně zvažována na základě objektivních kritérií maximálního zakřivení Kmax (strmější přední keratometrie)

Studie zahrnovala 148 očí s KC, 351 se zdravou rohovkou a 88 očí s podezřením na KC. Pacienti byli rozděleni do tří skupin:

• Kontrolní skupina - Normální oči (CG): 351 očí bez KC 351 pacientů, kteří podstoupili LASIK nebo fotorefrakční keratektomii (PRK), stabilní po minimálně 18 měsících sledování, bez jakýchkoliv změn v zadní elevaci na 18měsíčním Pentacam ve vztahu k předoperačnímu vyšetření (operace provedené v letech 2012-2018). Kritériem pro zařazení mezi normální případy bylo mít normální rohovky při celkovém očním vyšetření na obou očích, včetně normální biomikroskopie štěrbinové lampy, korigované zrakové ostrosti na dálku 20/20 nebo lepší, celkově subjektivní normální topografie a tomografických vyšetření. Náš cíl topografická kritéria byla: obě oči s indexem KISA % menším než 60 %, Kmax 47,2 D nebo menším a I-S rozdíl menší než 1,45 D. Protože žádné skutečně stanovené tomografické parametry/mezní hodnoty pro rozlišování normálních očí od podezřelých na keratokonus, přizpůsobili jsme naši klasifikaci pro normální oči nedávné publikaci Ambrósia et al.(31) přidáním kritéria „celkové subjektivní normální topografie a tomografických vyšetření“ na základě hodnocení zkušeného refrakčního chirurga ( GCAJ). Pro další statistickou analýzu bylo náhodně vybráno pouze jedno oko. CG zahrnovalo jedno oko náhodně vybrané z 323 pacientů s normální rohovkou; jedno oko bylo náhodně zahrnuto na pacienta, aby se zabránilo výběrovému zkreslení souvisejícímu s použitím obou očí od stejného pacienta
• Velmi asimetrická ektázie s normální topografií (VAE-NT G): 88 očí 88 pacientů s velmi asymetrickou ektázií s normální topografií (VAE-NT) na jednom oku a otevřenou ektázií (VAE-E) na druhém oku. Kritéria pro zařazení se řídila předchozími studiemi (28, 32, 33). Oči v této skupině s nedostatečnými topografickými nálezy pro splnění diagnostických kritérií pro keratokonus a následujícími znaky normálně vypadající rohovky na biomikroskopii se štěrbinovou lampou, keratometrii, retinoskopii. Tyto případy zahrnovaly méně postižené oko (druhé oko) keratokonického pacienta, pokud byla splněna následující kritéria: KISA% index menší než 60 %, I-S rozdíl menší než 1,45 D a Kmax 47,2 D nebo menší (tj. , stejná topografická kritéria jako u normálních očí, s výjimkou normálních očí, kdy kritéria splnily obě oči pacienta). Tyto pacienty lze považovat za s rohovkami vysoce citlivými k ektázii.
• Velmi asymetrické oči s ektázií (VAE-E): Ostatní oči VAE-NT vykazující KISA% index vyšší než 100 % a alespoň jeden z následujících biomikroskopických příznaků: Vogtovy strie, Fleischerův prstenec nebo fokální stromální ztenčení. Oculus implementoval svůj vlastní stagingový systém do softwaru Pentacam, který by měl napodobovat systémy Amsler/Krumeich: Topographic Keratoconus Classification (TKC) (34). TKC klasifikuje KC do čtyř stádií (plus čtyři střední stádia) a identifikuje další rohovkové patologie, jako je korneální refrakční chirurgie nebo pellucidní marginální degenerativní (PMD). TKC klasifikace tomografického indexu Pentacam zobrazující algum grau de KC variando de 1-4.
• Skupina keratokonu (KCG): 148 pacientů (každé jedno oko) s bilaterální klinickou KC. KCG zahrnovalo jedno oko náhodně vybrané ze 148 pacientů s keratokonem; jedno oko bylo náhodně zahrnuto na pacienta, aby se zabránilo výběrovému zkreslení souvisejícímu s použitím obou očí od stejného pacienta. Kritéria pro zařazení byla stejná jako pro VAE-E, kromě toho, že obě oči pacienta splňovaly kritéria ektázie.

Všichni jedinci podstoupili kompletní oční vyšetření, stejně jako hodnocení refrakce, biomikroskopii, retinoskopii, fundoskopii, topografii a tomografii. Všichni pacienti byli v období od ledna 2012 do ledna 2018 vyšetřeni v očním centru Visum.

Tato studie se držela zásad Helsinské deklarace a byla schválena Etickým výborem pro výzkum Lékařské fakulty Sao Jose do Rio Preto. Všichni pacienti byli informováni o cílech studie a před zařazením podepsali písemný informovaný souhlas.

Externí validace byla provedena u 140 pacientů, jejichž data nebyla zahrnuta do sestavování algoritmu. Splnili stejná kritéria pro zařazení jako ostatní, celkem 82 očí 82 pacientů se zdravou rohovkou, 19 očí 19 pacientů s VAE-NT a 39 očí 39 pacientů s KC.

PENTACAM TOMOGRAFIE: Všechny oči byly vyšetřeny rotační Scheimpflugovou tomografií rohovky a předního segmentu (Pentacam HR; Oculus GmbH, Wetzlar, Německo). Kvalita snímků byla kontrolována tak, aby do studie byly zahrnuty pouze případy s přijatelnou kvalitou snímků. Zkušený specialista na rohovku (GCAJ) vycvičený ve společenstvu přezkoumal všechny případy tak, aby byly správně zařazeny do skupin KC a VAE-NT. Ze všech případů byla získána nezpracovaná data (soubory u12); proto byl ke zpracování všech exportních souborů použit stejný přizpůsobený software (verze 1.20r118) a všechny proměnné Scheimpflug byly přímo staženy ze softwaru Pentacam pomocí funkce „call-all“.

MATEMATICKÝ ALGORITMUS: K sestavení rovnice extrahované z SVM bylo použito 58 proměnných, některé z nich byly extrahovány z tabulky. Po konstrukci těchto 58 charakteristických vektorů (FV) byl vytvořen index odvozený od SVM, který se nazýval multivariační index rohovkové tomografie odvozený z podpůrného vektorového stroje (CTMVI). Vzhledem k tomu, že každý pacient představuje bod na kartézské rovině s 58 rozměry (každá souřadnice představuje jednu z 58 FV), je úlohou SVM najít nadrovinu, která nejlépe odděluje subjekty CG, KCG a VAE-NT G. Nadrovina je algebraicky popsána lineární rovnicí; v tomto případě existuje 59 koeficientů, z nichž 58 souvisí s FV a jeden nezávislý koeficient představující vychýlení (což je možná paralelní dislokace dané nadroviny). Analyzované FV byly:

ARC (3 mm Zone): Přední poloměr zakřivení v zóně 3,0 mm se středem na nejtenčím místě rohovky; ARTmax: Ambrosio relační maximum tloušťky; ARTmin: Ambrosio relační minimum tloušťky; BAD D: Belin/Ambrosio zvýšená hodnota celkové odchylky ektázie; BAD Daa: odchylka průměru ART; BAD Dam: Odchylka ART max; BAD Db: odchylka mapy rozdílu nadmořské výšky; BAD De: Odchylka od zadní elevace v nejtenčím místě s ohledem na BFS 8 mm; BAD Df: Odchylka mapy rozdílu přední výšky; BAD Df: odchylka minimální tloušťky; BAD Dk: odchylka od Kmax; BAD Dp: odchylka průměrné pachymetrické progrese; BAD Dr: odchylka od zápornější hodnoty na mapě relativní tloušťky; BAD Dy: Odchylka od vertikálního posunutí nejtenčího bodu od vrcholu; C.Vol D 3mm: objem rohovky plochy o průměru 3 mm; C.Vol D 5mm: objem rohovky o průměru 5 mm; C.Vol D 7mm: objem rohovky o průměru 7 mm; C.Vol D 10 mm: objem rohovky plochy o průměru 10 mm; D2 mm / Pachy Min: Podíl D2 mm / Pachy Min; D2 mm: Průměrná tloušťka rohovky 2 mm kruhu se středem na nejtenčím místě; D4 mm / Pachy Min: Podíl D4 mm / Pachy Min; D4 mm: Průměrná tloušťka rohovky 4 mm kruhu se středem v nejtenčím místě; D6 mm / Pachy Min: Podíl D6 mm / Pachy Min; D6 mm: Průměrná tloušťka rohovky 6 mm kruhu se středem v nejtenčím místě; D8 mm / Pachy Min: Podíl D8 mm / Pachy Min; D8 mm: Průměrná tloušťka rohovky 8 mm kruhu se středem v nejtenčím místě; Ele B BFS 8 mm Max. Zóna 4 mm: Parametr elevace odvozený ze zadního povrchu vycentrovaného v bodě s nejvyšší hodnotou v rámci 4 mm (průměr) pomocí 8 mm nejlépe padnoucí koule; Ele B BFS 8mm Apex: Parametr nadmořské výšky odvozený od zadního povrchu vystředěného na vrchol vypočítaný pomocí 8 mm nejlépe padnoucí koule; Ele B BFS 8mm Thnnest: Parametr elevace odvozený ze zadního povrchu vycentrovaného v nejtenčím bodě pomocí 8 mm nejlépe padnoucí koule; Ele B BFTE 8 mm Max. Zóna 4 mm: Parametr elevace odvozený od zadního povrchu vystředěného v bodě s nejvyšší hodnotou v rámci 4 mm (průměr) pomocí nejlépe padnoucího torického elipsoidu 8 mm; Ele B BFTE 8mm Apex: Parametr elevace odvozený ze zadního povrchu vystředěného na vrchol vypočítaný pomocí 8mm nejlépe padnoucího torického elipsoidu; Ele B BFTE 8mm Thnnest: Parametr elevace odvozený ze zadní plochy vycentrované v nejtenčím bodě pomocí 8mm nejlépe padnoucího torického elipsoidu; Ele F BFS 8 mm Max. Zóna 4 mm: Parametr elevace odvozený z předního povrchu vystředěného v bodě s nejvyšší hodnotou v rámci 4 mm (průměr) pomocí 8 mm nejlépe padnoucí koule; Ele F BFS 8mm Apex: Parametr elevace odvozený z předního povrchu vystředěného na vrchol vypočítaný pomocí 8 mm nejlépe padnoucí koule; Ele F BFS 8mm Thnnest: Parametr elevace odvozený z předního povrchu vycentrovaného v nejtenčím bodě pomocí 8 mm nejlépe padnoucí koule; Ele F BFTE 8 mm Max. Zóna 4 mm: Parametr elevace odvozený z předního povrchu vystředěného v bodě s nejvyšší hodnotou v rámci 4 mm (průměr) pomocí nejlépe padnoucího torického elipsoidu 8 mm; Ele F BFTE 8mm Apex: Parametr elevace odvozený z předního povrchu vystředěného na vrchol vypočítaný pomocí 8mm nejlépe padnoucího torického elipsoidu; Ele F BFTE 8mm Thnnest: Parametr elevace odvozený z předního povrchu vycentrovaného v nejtenčím bodě pomocí 8mm nejlépe padnoucího torického elipsoidu; IHA: Index nejvyšší asymetrie; IHD: Index nejvyšší decentrace; ISV: Index rozptylu povrchu; IVA: Index vertikální asymetrie; KI: Keratokonus index; Pachy Min: Tloušťka rohovky v nejtenčím místě; Pachy Min Y: Poloha minimální tloušťky rohovky ve vztahu k ose Y se středem na vrchol rohovky; PRC (zóna 3 mm): Zadní poloměr zakřivení v zóně 3,0 mm se středem na nejtenčím místě rohovky; Rel Pachy Min: Relativní tloušťka rohovky v nejtenčím místě; RMS HOA (CB): střední kvadrát aberace horní části rohovky; RMS HOA (CF): střední kvadrát aberace přední části rohovky vysokého řádu; RMS HOA (Cornea): střední kvadrát aberace vysokého řádu celkové rohovky; RPIavg: Průměrný index pachymetrické progrese; RPImax: maximální index pachymetrické progrese; RPImin: Minimální index pachymetrické progrese; Z 3 -1 (CB): vertikální coma aberation cornea back 3. řádu; Z 3 -1 (CF): Vertikální aberace kómatu 3. řádu přední části rohovky; Z 3 -1 (Cornea): vertikální koma aberace 3. řádu celková rohovka; Z 5 -1 (CB): vertikální koma aberace zadní rohovky 5. řádu; Z 5 -1 (CF): Vertikální koma aberace přední části rohovky 5. řádu. Všechna Zernikeho měření byla provedena pro průměr rohovky 6 mm.