Efficienza di un algoritmo derivato dai parametri della tomografia corneale per distinguere le cornee altamente suscettibili all'ectasia da quelle sane

I pazienti sono stati considerati molto asimmetrici (VAE-NT) se la diagnosi di ectasia è stata confermata in un occhio in base ai criteri descritti in precedenza e l'altro occhio aveva una normale mappa di curvatura della superficie frontale (topometrica). Sono stati applicati criteri oggettivi per considerare la topografia normale per definire i casi di VAE-NT, comprese le metriche di curvatura della superficie frontale oggettiva derivate da Pentacam. La topografia normale è stata rigorosamente considerata sulla base di criteri oggettivi di curvatura massima Kmax (Steepest Front Keratometry)

Lo studio ha incluso 148 occhi con KC, 351 con cornee sane e 88 occhi con sospetta KC. I pazienti sono stati divisi in tre gruppi:

• Gruppo di controllo - Occhi normali (CG): 351 occhi senza KC di 351 pazienti sottoposti a LASIK o cheratectomia fotorefrattiva (PRK), stabili dopo almeno 18 mesi di follow-up, senza alcuna variazione dell'elevazione posteriore al Pentacam a 18 mesi in relazione alla visita preoperatoria (interventi eseguiti nel 2012-2018). I criteri di inclusione per essere un caso normale erano avere cornee normali all'esame oculistico generale in entrambi gli occhi, inclusa la normale biomicroscopia con lampada a fessura, acuità visiva a distanza corretta di 20/20 o migliore, topografia normale soggettiva complessiva e esami tomografici. Il nostro obiettivo i criteri topografici erano: entrambi gli occhi con un indice KISA% inferiore al 60%, Kmax di 47,2 D o inferiore e differenza I-S inferiore a 1,45 D. Poiché nessun parametro/i cut-off veramente stabilito/i per differenziando gli occhi normali da quelli sospetti con cheratocono, abbiamo adattato la nostra classificazione per gli occhi normali alla recente pubblicazione di Ambrósio et al.(31) aggiungendo il criterio di "esami tomografici e tomografici normali soggettivi complessivi" basati sulla valutazione di esperti chirurghi refrattivi ( GCAJ). Solo un occhio è stato selezionato casualmente per ulteriori analisi statistiche. Il CG includeva un occhio selezionato a caso da 323 pazienti con cornea normale; un occhio è stato incluso in modo casuale per paziente per evitare bias di selezione legati all'uso di entrambi gli occhi dello stesso paziente
• Gruppo di ectasia molto assimetrica con topografia normale (VAE-NT G): 88 occhi di 88 pazienti con ectasia molto asimmetrica con topografia normale (VAE-NT) in un occhio ed ectasia franca (VAE-E) nell'altro occhio. I criteri di inclusione hanno seguito gli studi precedenti (28, 32, 33) Occhi in questo gruppo con reperti topografici insufficienti per soddisfare i criteri diagnostici per il cheratocono e le seguenti caratteristiche della cornea di aspetto normale alla biomicroscopia con lampada a fessura, cheratometria, retinoscopia. Questi casi erano l'occhio meno affetto (altro occhio) di un paziente cheratocono è stato incluso se sono stati soddisfatti i seguenti criteri: indice KISA% inferiore al 60%, differenza I-S inferiore a 1,45 D e Kmax di 47,2 D o inferiore (cioè , stessi criteri topografici degli occhi normali, tranne che negli occhi normali, entrambi gli occhi del paziente soddisfacevano i criteri). Questi pazienti possono essere considerati con cornee altamente suscettibili all'ectasia.
• Occhi molto asimmetrici con ectasia (VAE-E): gli altri occhi del VAE-NT mostrano un indice KISA% superiore al 100% e almeno uno dei seguenti segni biomicroscopici: strie di Vogt, anello di Fleischer o assottigliamento stromale focale. Oculus ha implementato il proprio sistema di stadiazione nel software Pentacam, che dovrebbe imitare i sistemi Amsler/Krumeich: la Topographic Keratoconus Classification (TKC) (34). TKC classifica KC in quattro stadi (più quattro stadi intermedi) e identifica altre patologie corneali, come la chirurgia refrattiva corneale o la degenerazione marginale pellucida (PMD). Classificazione TKC dell'indice tomografico Pentacam che mostra algum grau de KC variando de 1-4.
• Gruppo cheratocono (KCG): 148 pazienti (un occhio ciascuno) con KC clinico bilaterale. Il KCG includeva un occhio selezionato a caso da 148 pazienti con cheratocono; un occhio è stato incluso in modo casuale per paziente per evitare bias di selezione legati all'uso di entrambi gli occhi dello stesso paziente. I criteri di inclusione erano gli stessi di VAE-E, tranne per il fatto che entrambi gli occhi del paziente soddisfacevano i criteri di ectasia.

Tutti i soggetti sono stati sottoposti a visita oculistica completa, oltre a valutazione refrattiva, biomicroscopia, retinoscopia, fundoscopia, topografia e tomografia. Tutti i pazienti sono stati valutati presso il Visum Eye Center tra gennaio 2012 e gennaio 2018.

Questo studio ha aderito ai principi della Dichiarazione di Helsinki ed è stato approvato dal Comitato Etico della Ricerca della Facoltà di Medicina di Sao Jose do Rio Preto. Tutti i pazienti sono stati informati sugli obiettivi dello studio e hanno firmato moduli di consenso informato prima di essere arruolati.

La convalida esterna è stata condotta con 140 pazienti, i cui dati non sono stati inclusi nella costruzione dell'algoritmo. Hanno soddisfatto gli stessi criteri di inclusione degli altri, con un totale di 82 occhi di 82 pazienti con cornee sane, 19 occhi di 19 pazienti con VAE-NT e 39 occhi di 39 pazienti con KC.

TOMOGRAFIA PENTACAM: Tutti gli occhi sono stati esaminati mediante tomografia corneale e del segmento anteriore Scheimpflug in rotazione (Pentacam HR; Oculus GmbH, Wetzlar, Germania). La qualità dell'immagine è stata controllata in modo da includere nello studio solo i casi con immagini di qualità accettabile. Uno specialista corneale esperto formato da una borsa di studio (GCAJ) ha esaminato tutti i casi in modo che fossero correttamente classificati nei gruppi KC e VAE-NT. I dati grezzi (file u12) sono stati ottenuti da tutti i casi; quindi, lo stesso software personalizzato (versione 1.20r118) è stato utilizzato per elaborare tutti i file di esportazione, e tutte le variabili Scheimpflug sono state scaricate direttamente dal software Pentacam utilizzando la funzione "call-all".

ALGORITMO MATEMATICO: Per costruire l'equazione estratta da SVM, sono state utilizzate 58 variabili, alcune delle quali sono state estratte dal foglio di calcolo. Dopo la costruzione di questi 58 vettori di caratteristiche (FV), è stato creato un indice derivato da SVM, chiamato indice multivariato della tomografia corneale derivato da una macchina vettoriale di supporto (CTMVI). Considerando che ogni paziente rappresenta un punto su un piano cartesiano con 58 dimensioni (ogni coordinata rappresenta una delle 58 FV), il ruolo di SVM è quello di trovare l'iperpiano che meglio separa i soggetti CG, KCG e VAE-NT G. Un iperpiano è descritto algebricamente da un'equazione lineare; in questo caso ci sono 59 coefficienti, 58 dei quali sono relativi al FV e un coefficiente indipendente che rappresenta il bias (che è una possibile dislocazione parallela di un dato iperpiano). I FV analizzati sono stati:

ARC (zona di 3 mm): raggio di curvatura anteriore nella zona di 3,0 mm centrata sulla posizione più sottile della cornea; ARTmax: Spessore relazionale Ambrosio massimo; ARTmin: Spessore relazionale Ambrosio minimo; BAD D: Valore di deviazione totale dell'ectasia potenziata da Belin/Ambrosio; BAD Daa: Deviazione della media ART; BAD Dam: Deviazione dell'ART max; BAD Db: Deviazione della mappa del dislivello posteriore; BAD De: Deviazione dall'elevazione posteriore nel punto più sottile considerando BFS 8 mm; BAD Df: Deviazione della mappa del dislivello frontale; BAD Df: Deviazione dello spessore minimo; BAD Dk: Deviazione da Kmax; BAD Dp: Deviazione della progressione pachimetrica media; BAD Dr: Deviazione dal valore più negativo sulla mappa dello spessore relativo; BAD Dy: Deviazione dallo spostamento verticale del punto più sottile dall'apice; C.Vol D 3mm: volume corneale di un'area di 3 mm di diametro; C.Vol D 5mm: volume corneale di un'area di 5 mm di diametro; C.Vol D 7mm: volume corneale di un'area di 7 mm di diametro; C.Vol D 10mm: volume corneale di un'area di 10 mm di diametro; D2 mm / Pachy Min: Il quoziente di D2 mm / Pachy Min; D2 mm: spessore corneale medio di 2 mm di cerchio centrato sulla posizione più sottile; D4 mm / Pachy Min: Il quoziente di D4 mm / Pachy Min; D4 mm: spessore corneale medio di 4 mm di cerchio centrato sulla posizione più sottile; D6 mm / Pachy Min: Il quoziente di D6mm / Pachy Min; D6 mm: spessore corneale medio di 6 mm di cerchio centrato sulla posizione più sottile; D8 mm / Pachy Min: Il quoziente di D8 mm / Pachy Min; D8 mm: spessore corneale medio di 8 mm di cerchio centrato sulla posizione più sottile; Ele B BFS 8 mm max. Zona 4 mm: parametro di elevazione derivato dalla superficie posteriore centrata nel punto con il valore più alto all'interno dei 4 mm (diametro) utilizzando la sfera best-fit da 8 mm; Ele B BFS 8mm Apex: parametro di elevazione derivato dalla superficie posteriore centrata all'apice calcolato utilizzando la sfera best-fit da 8 mm; Ele B BFS 8mm Thinnest: parametro di elevazione derivato dalla superficie posteriore centrata nel punto più sottile utilizzando la sfera best-fit da 8 mm; Ele B BFTE 8 mm max. Zona 4 mm: parametro di elevazione derivato dalla superficie posteriore centrata nel punto con il valore più alto all'interno dei 4 mm (diametro) utilizzando l'ellissoide torico best-fit di 8 mm; Ele B BFTE 8mm Apex: parametro di elevazione derivato dalla superficie posteriore centrata all'apice calcolato utilizzando l'ellissoide torico best-fit di 8 mm; Ele B BFTE 8mm Thinnest: parametro di elevazione derivato dalla superficie posteriore centrata nel punto più sottile utilizzando l'ellissoide torico best-fit di 8 mm; Ele F BFS 8 mm max. Zona 4 mm: parametro di elevazione derivato dalla superficie frontale centrata nel punto con il valore più alto all'interno dei 4 mm (diametro) utilizzando la sfera best-fit da 8 mm; Ele F BFS 8mm Apex: parametro di elevazione derivato dalla superficie frontale centrata all'apice calcolato utilizzando la sfera best-fit da 8 mm; Ele F BFS 8mm Thinnest: parametro di elevazione derivato dalla superficie frontale centrata nel punto più sottile utilizzando la sfera best-fit da 8 mm; Ele F BFTE 8 mm max. Zona 4 mm: parametro di elevazione derivato dalla superficie frontale centrata nel punto con il valore più alto all'interno dei 4 mm (diametro) utilizzando l'ellissoide torico best-fit di 8 mm; Ele F BFTE 8mm Apex: parametro di elevazione derivato dalla superficie frontale centrata all'apice calcolato utilizzando l'ellissoide torico best-fit di 8 mm; Ele F BFTE 8mm Thinnest: parametro di elevazione derivato dalla superficie frontale centrata nel punto più sottile utilizzando l'ellissoide torico best-fit di 8 mm; IHA: Indice asimmetria massima; IHD: massimo decentramento dell'indice; ISV: Indice di varianza superficiale; IVA: Indice di asimmetria verticale; KI: indice di cheratocono; Pachy Min: spessore corneale nel punto più sottile; Pachy Min Y: Posizione dello spessore corneale minimo rispetto all'asse Y centrato sull'apice della cornea; PRC (zona di 3 mm): raggio di curvatura posteriore nella zona di 3,0 mm centrata sulla posizione più sottile della cornea; Rel Pachy Min: spessore corneale relativo nel punto più sottile; RMS HOA (CB): radice quadrata media dell'aberrazione di alto ordine della parte posteriore della cornea; RMS HOA (CF): radice quadrata media dell'aberrazione di alto ordine della parte anteriore della cornea; RMS HOA (Cornea): radice quadrata media dell'aberrazione di alto ordine della cornea totale; RPIavg: indice di progressione pachimetrica medio; RPImax: Indice massimo di progressione pachimetrica; RPImin: Indice minimo di progressione pachimetrica; Z 3 -1 (CB): 3° ordine coma verticale aberrazione corneale posteriore; Z 3 -1 (CF): aberrazione coma verticale di 3° ordine della parte anteriore della cornea; Z 3 -1 (Cornea): aberrazione totale del coma verticale di 3° ordine corneale; Z 5 -1 (CB): aberrazione coma verticale di 5° ordine della parte posteriore della cornea; Z 5 -1 (CF): aberrazione coma verticale di 5° ordine della parte anteriore della cornea. Tutte le misurazioni di Zernike sono state effettuate per un diametro corneale di 6 mm.