Effizienz eines aus Parametern der Hornhauttomographie abgeleiteten Algorithmus zur Unterscheidung hochanfälliger Hornhäute für Ektasie von gesunden

Patienten wurden als sehr asymmetrisch (VAE-NT) angesehen, wenn die Diagnose einer Ektasie in einem Auge basierend auf den zuvor beschriebenen Kriterien bestätigt wurde und das andere Auge eine normale (topometrische) Krümmungskarte der Vorderfläche aufwies. Zur Definition der Fälle von VAE-NT wurden objektive Kriterien zur Berücksichtigung einer normalen Topographie angewendet, einschließlich objektiver Krümmungsmetriken der Vorderfläche, die von Pentacam abgeleitet wurden. Normale Topographie wurde rigoros basierend auf objektiven Kriterien einer maximalen Krümmung Kmax (Steepest Front Keratometry) berücksichtigt.

Die Studie umfasste 148 Augen mit KC, 351 mit gesunder Hornhaut und 88 Augen mit Verdacht auf KC. Die Patienten wurden in drei Gruppen eingeteilt:

• Kontrollgruppe - Normale Augen (CG): 351 Augen ohne KC von 351 Patienten, die sich einer LASIK oder photorefraktiven Keratektomie (PRK) unterzogen hatten, stabil nach mindestens 18 Monaten Nachbeobachtung, ohne Veränderungen der hinteren Elevation bei der 18-monatigen Pentacam in Bezug auf die präoperative Untersuchung (Operationen, die 2012-2018 durchgeführt wurden). Die Einschlusskriterien für einen Normalfall waren eine normale Hornhaut bei der allgemeinen Augenuntersuchung in beiden Augen, einschließlich einer normalen Spaltlampen-Biomikroskopie, einer korrigierten Fernsehschärfe von 20/20 oder besser, einer insgesamt subjektiven normalen Topographie und Tomographieuntersuchungen. Unser Ziel Topografische Kriterien waren: beide Augen mit einem KISA%-Index von weniger als 60 %, Kmax von 47,2 dpt oder weniger und einer I-S-Differenz von weniger als 1,45 dpt zwischen normalen und keratokonusverdächtigen Augen zu unterscheiden, haben wir unsere Klassifikation für normale Augen an die jüngste Veröffentlichung von Ambrósio et al.(31) angepasst, indem wir das Kriterium „allgemeine subjektive normale Topografie- und Tomografieuntersuchungen“ hinzugefügt haben, basierend auf der Bewertung erfahrener refraktiver Chirurgen ( GCAJ). Nur ein Auge wurde zufällig für weitere statistische Analysen ausgewählt. Die CG umfasste ein Auge, das zufällig aus 323 Patienten mit normaler Hornhaut ausgewählt wurde; Pro Patient wurde zufällig ein Auge eingeschlossen, um einen Selektionsbias im Zusammenhang mit der Verwendung beider Augen desselben Patienten zu vermeiden
• Gruppe mit sehr assimetrischer Ektasie mit normaler Topographie (VAE-NT G): 88 Augen von 88 Patienten mit sehr asymmetrischer Ektasie mit normaler Topographie (VAE-NT) auf einem Auge und offener Ektasie (VAE-E) auf dem anderen Auge. Die Einschlusskriterien folgten früheren Studien (28, 32, 33) Augen in dieser Gruppe mit unzureichenden topografischen Befunden, um die diagnostischen Kriterien für Keratokonus zu erfüllen, und folgenden Merkmalen normal erscheinende Hornhaut bei Spaltlampen-Biomikroskopie, Keratometrie, Retinoskopie. Bei diesen Fällen wurde das weniger betroffene Auge (das andere Auge) eines Patienten mit Keratokonie eingeschlossen, wenn die folgenden Kriterien erfüllt waren: KISA-%-Index von weniger als 60 %, I-S-Differenz von weniger als 1,45 dpt und Kmax von 47,2 dpt oder weniger (d. h , dieselben topographischen Kriterien wie bei normalen Augen, außer dass bei normalen Augen beide Augen des Patienten die Kriterien erfüllten). Diese Patienten können als hoch anfällig für Ektasie angesehen werden.
• Sehr asymmetrische Augen mit Ektasie (VAE-E): Die anderen Augen des VAE-NT zeigen einen KISA%-Index von mehr als 100 % und mindestens eines der folgenden biomikroskopischen Zeichen: Vogt-Streifen, Fleischer-Ring oder fokale Stroma-Verdünnung. Oculus implementierte ein eigenes Staging-System in die Pentacam-Software, das die Amsler/Krumeich-Systeme nachahmen sollte: die Topographic Keratoconus Classification (TKC) (34). TKC klassifiziert KC in vier Stadien (plus vier Zwischenstadien) und identifiziert andere Hornhautpathologien, wie z. B. refraktive Hornhautchirurgie oder pellucid marginal degenerative (PMD). TKC-Klassifizierung des tomografischen Pentacam-Index, der Algum grau de KC variando de 1-4 zeigt.
• Keratokonus-Gruppe (KCG): 148 Patienten (jeweils ein Auge) mit bilateraler klinischer KC. Die KCG umfasste ein Auge, das zufällig aus 148 Patienten mit Keratokonus ausgewählt wurde; Pro Patient wurde zufällig ein Auge eingeschlossen, um einen Selektionsbias im Zusammenhang mit der Verwendung beider Augen desselben Patienten zu vermeiden. Die Einschlusskriterien waren dieselben wie für VAE-E, außer dass beide Augen des Patienten die Ektasie-Kriterien erfüllten.

Alle Probanden wurden einer vollständigen Augenuntersuchung sowie einer Refraktionsbeurteilung, Biomikroskopie, Retinoskopie, Fundoskopie, Topographie und Tomographiebeurteilung unterzogen. Alle Patienten wurden zwischen Januar 2012 und Januar 2018 im Visum Eye Center untersucht.

Diese Studie folgte den Grundsätzen der Deklaration von Helsinki und wurde von der Forschungsethikkommission der Medizinischen Fakultät von Sao Jose do Rio Preto genehmigt. Alle Patienten wurden über die Ziele der Studie aufgeklärt und sie unterzeichneten vor der Aufnahme eine schriftliche Einverständniserklärung.

Eine externe Validierung wurde mit 140 Patienten durchgeführt, deren Daten nicht in den Aufbau des Algorithmus eingeflossen sind. Sie erfüllten die gleichen Einschlusskriterien wie die anderen, mit insgesamt 82 Augen von 82 Patienten mit gesunder Hornhaut, 19 Augen von 19 Patienten mit VAE-NT und 39 Augen von 39 Patienten mit KC.

PENTACAM-TOMOGRAPHIE: Alle Augen wurden mittels rotierender Scheimpflug-Hornhaut- und Vorderabschnittstomographie (Pentacam HR; Oculus GmbH, Wetzlar, Deutschland) untersucht. Die Bildqualität wurde überprüft, sodass nur Fälle mit akzeptabler Bildqualität in die Studie aufgenommen wurden. Ein erfahrener, durch ein Stipendium ausgebildeter Hornhautspezialist (GCAJ) überprüfte alle Fälle, sodass sie korrekt in die KC- und VAE-NT-Gruppen eingeordnet wurden. Die Rohdaten (u12-Dateien) wurden von allen Fällen erhalten; Daher wurde dieselbe angepasste Software (Version 1.20r118) verwendet, um alle Exportdateien zu verarbeiten, und alle Scheimpflug-Variablen wurden direkt von der Pentacam-Software mit der „Call-all“-Funktion heruntergeladen.

MATHEMATISCHER ALGORITHMUS: Um die aus SVM extrahierte Gleichung zu erstellen, wurden 58 Variablen verwendet, einige davon wurden aus der Tabelle extrahiert. Nach der Konstruktion dieser 58 Merkmalsvektoren (FV) wurde ein SVM-abgeleiteter Index erstellt, der als multivariater Cornea-Tomographie-Index bezeichnet wurde, der von einer Support-Vektor-Maschine (CTMVI) abgeleitet wurde. In Anbetracht der Tatsache, dass jeder Patient einen Punkt auf einer kartesischen Ebene mit 58 Dimensionen darstellt (wobei jede Koordinate eine der 58 FV darstellt), besteht die Rolle der SVM darin, die Hyperebene zu finden, die die CG-, KCG- und VAE-NT G-Subjekte am besten trennt. Eine Hyperebene wird algebraisch durch eine lineare Gleichung beschrieben; In diesem Fall gibt es 59 Koeffizienten, von denen 58 auf die FV bezogen sind und ein unabhängiger Koeffizient die Vorspannung darstellt (was eine mögliche parallele Versetzung einer gegebenen Hyperebene ist). Die analysierten FV waren:

ARC (3-mm-Zone): Anteriorer Krümmungsradius in der 3,0-mm-Zone, zentriert auf der dünnsten Stelle der Hornhaut; ARTmax: Ambrosio relationales Dickenmaximum; ARTmin: Ambrosio relationales Dickenminimum; BAD D: Belin/Ambrosio verstärkter Ektasie-Gesamtabweichungswert; BAD Daa: Abweichung des ART-Durchschnitts; BAD Dam: Abweichung von ART max; BAD Db: Abweichung der Höhenunterschiedskarte des Rückens; BAD De: Abweichung von der hinteren Elevation an der dünnsten unter Berücksichtigung von BFS 8 mm; SCHLECHT Df: Abweichung der vorderen Höhenunterschiedskarte; SCHLECHT Df: Abweichung von der Mindestdicke; BAD Dk: Abweichung von Kmax; BAD Dp: Abweichung des durchschnittlichen pachymetrischen Verlaufs; BAD Dr: Abweichung vom negativeren Wert auf der relativen Dickenkarte; BAD Dy: Abweichung von der vertikalen Verschiebung der dünnsten Stelle von der Spitze; C.Vol D 3 mm: Hornhautvolumen eines Bereichs mit 3 mm Durchmesser; C.Vol D 5 mm: Hornhautvolumen eines Bereichs mit 5 mm Durchmesser; C.Vol D 7 mm: Hornhautvolumen eines Bereichs mit 7 mm Durchmesser; C.Vol D 10 mm: Hornhautvolumen eines Bereichs mit 10 mm Durchmesser; D2 mm / Pachy Min: Der Quotient von D2 mm / Pachy Min; D2 mm: Durchschnittliche Hornhautdicke eines 2-mm-Kreises, zentriert an der dünnsten Stelle; D4 mm / Pachy Min: Der Quotient von D4 mm / Pachy Min; D4 mm: Durchschnittliche Hornhautdicke eines 4-mm-Kreises, zentriert an der dünnsten Stelle; D6 mm / Pachy Min: Der Quotient von D6 mm / Pachy Min; D6 mm: Durchschnittliche Hornhautdicke eines 6-mm-Kreises, zentriert an der dünnsten Stelle; D8 mm / Pachy Min: Der Quotient von D8 mm / Pachy Min; D8 mm: Durchschnittliche Hornhautdicke eines 8-mm-Kreises, zentriert an der dünnsten Stelle; Ele B BFS 8 mm max. 4-mm-Zone: Höhenparameter, abgeleitet von der Rückfläche, zentriert am Punkt mit dem höchsten Wert innerhalb von 4 mm (Durchmesser) unter Verwendung der 8-mm-Best-Fit-Kugel; Ele B BFS 8 mm Apex: Höhenparameter, abgeleitet von der hinteren Oberfläche, zentriert am Apex, berechnet unter Verwendung der 8-mm-Best-Fit-Kugel; Ele B BFS 8 mm am dünnsten: Höhenparameter, abgeleitet von der Rückseite, zentriert am dünnsten Punkt, unter Verwendung der 8-mm-Best-Fit-Kugel; Ele B BFTE 8 mm max. 4-mm-Zone: Höhenparameter, abgeleitet von der hinteren Oberfläche, zentriert am Punkt mit dem höchsten Wert innerhalb von 4 mm (Durchmesser), unter Verwendung des 8-mm-best-fit-torischen Ellipsoids; Ele B BFTE 8 mm Apex: Elevationsparameter, abgeleitet von der hinteren Oberfläche, zentriert am Apex, berechnet unter Verwendung des 8-mm-best-fit-torischen Ellipsoids; Ele B BFTE 8 mm am dünnsten: Elevationsparameter, abgeleitet von der Rückseite, zentriert am dünnsten Punkt, unter Verwendung des 8-mm-best-fit-torischen Ellipsoids; Ele F BFS 8 mm max. 4-mm-Zone: Höhenparameter, abgeleitet von der Vorderfläche, zentriert am Punkt mit dem höchsten Wert innerhalb von 4 mm (Durchmesser), unter Verwendung der 8-mm-Best-Fit-Kugel; Ele F BFS 8 mm Apex: Höhenparameter, abgeleitet von der Vorderfläche, zentriert am Apex, berechnet unter Verwendung der 8-mm-Best-Fit-Kugel; Ele F BFS 8 mm am dünnsten: Höhenparameter, abgeleitet von der Vorderfläche, zentriert am dünnsten Punkt, unter Verwendung der 8-mm-Best-Fit-Kugel; Ele F BFTE 8 mm max. 4-mm-Zone: Höhenparameter, abgeleitet von der Vorderfläche, zentriert am Punkt mit dem höchsten Wert innerhalb von 4 mm (Durchmesser), unter Verwendung des 8-mm-best-fit-torischen Ellipsoids; Ele F BFTE 8 mm Apex: Elevationsparameter, abgeleitet von der Vorderfläche, zentriert am Apex, berechnet unter Verwendung des 8-mm-best-fit-torischen Ellipsoids; Ele F BFTE 8 mm am dünnsten: Elevationsparameter, abgeleitet von der Vorderfläche, zentriert am dünnsten Punkt, unter Verwendung des 8-mm-best-fit-torischen Ellipsoids; IHA: Index höchste Asymmetrie; IHD: Index höchste Dezentrierung; ISV: Index der Oberflächenvarianz; IVA: Index der vertikalen Asymmetrie; KI: Keratokonus-Index; Pachy Min: Hornhautdicke an der dünnsten Stelle; Pachy Min Y: Position der minimalen Hornhautdicke in Bezug auf die Y-Achse, zentriert auf der Hornhautspitze; PRC (3-mm-Zone): Posteriorer Krümmungsradius in der 3,0-mm-Zone, zentriert an der dünnsten Stelle der Hornhaut; Rel Pachy Min: Relative Hornhautdicke an der dünnsten Stelle; RMS HOA (CB): quadratischer Mittelwert der Aberration hoher Ordnung des Hornhautrückens; RMS HOA (CF): quadratischer Mittelwert der Aberration hoher Ordnung der Hornhautfront; RMS HOA (Hornhaut): quadratischer Mittelwert der Aberration hoher Ordnung der gesamten Hornhaut; RPIavg: Durchschnittlicher pachymetrischer Progressionsindex; RPImax: Maximaler pachymetrischer Progressionsindex; RPImin: Minimaler pachymetrischer Progressionsindex; Z 3 -1 (CB): Vertikale Koma 3. Ordnung Hornhautaberration zurück; Z 3 -1 (CF): vertikale Komaaberration 3. Ordnung der Hornhautfront; Z 3 -1 (Hornhaut): vertikale Komaaberration 3. Ordnung Gesamthornhaut; Z 5 -1 (CB): Vertikale Komaaberration 5. Ordnung des Hornhautrückens; Z 5 -1 (CF): Vertikale Komaaberration 5. Ordnung der Hornhautfront. Alle Zernike-Messungen wurden für einen Hornhautdurchmesser von 6 mm durchgeführt.