Efficiëntie van een algoritme afgeleid van corneale tomografieparameters om zeer gevoelige cornea's voor ectasie te onderscheiden van gezond

Patiënten werden als zeer asymmetrisch (VAE-NT) beschouwd als de diagnose van ectasie in één oog werd bevestigd op basis van de eerder beschreven criteria en het andere oog een normale kromming van het vooroppervlak (topometrische) kaart had. Objectieve criteria voor het beschouwen van normale topografie werden toegepast voor het definiëren van de gevallen van VAE-NT, inclusief objectieve metrieken voor de kromming van het vooroppervlak afgeleid van Pentacam. Normale topografie werd rigoureus overwogen op basis van objectieve criteria van een maximale kromming Kmax (Steepest Front Keratometry)

De studie omvatte 148 ogen met KC, 351 met gezonde hoornvliezen en 88 ogen met verdenking op KC. De patiënten werden verdeeld in drie groepen:

• Controlegroep - Normale ogen (CG): 351 ogen zonder KC van 351 patiënten die LASIK of fotorefractieve keratectomie (PRK) ondergingen, stabiel na ten minste 18 maanden follow-up, zonder enige veranderingen in de posterieure elevatie bij de 18 maanden durende Pentacam in verband met het preoperatief onderzoek (operaties uitgevoerd in 2012-2018). De inclusiecriteria om een ​​normaal geval te zijn, waren om normale hoornvliezen te hebben bij het algemene oogonderzoek in beide ogen, inclusief normale spleetlampbiomicroscopie, gecorrigeerde gezichtsscherpte op afstand van 20/20 of beter, algehele subjectieve normale topografie en tomografie-onderzoeken. Ons doel topografische criteria waren: beide ogen met een KISA%-index van minder dan 60%, Kmax van 47,2 D of minder, en I-S-verschil van minder dan 1,45 D. Omdat er geen echt vastgestelde tomografische parameter(s)/cut-off(s) voor onderscheid te maken tussen normale en keratoconus verdachte ogen, hebben we onze classificatie voor normale ogen aangepast aan de recente publicatie van Ambrósio et al.(31) door het criterium toe te voegen van "algemene subjectieve normale topografie- en tomografieonderzoeken" op basis van de evaluatie van een ervaren refractiechirurg ( GCAJ). Slechts één oog werd willekeurig geselecteerd voor verdere statistische analyse. De CG omvatte één willekeurig geselecteerd oog uit 323 patiënten met normaal hoornvlies; één oog werd willekeurig per patiënt opgenomen om selectiebias te voorkomen die verband houdt met het gebruik van beide ogen van dezelfde patiënt
• Zeer assimetrische ectasie met normale topografiegroep (VAE-NT G): 88 ogen van 88 patiënten met zeer asymmetrische ectasie met normale topografie (VAE-NT) in één oog en openhartige ectasie (VAE-E) in het andere oog. De inclusiecriteria volgden eerdere studies (28, 32, 33) Ogen in deze groep met onvoldoende topografische bevindingen om te voldoen aan de diagnostische criteria voor keratoconus, en volgende kenmerken normaal ogend hoornvlies op spleetlampbiomicroscopie, keratometrie, retinoscopie. In deze gevallen werd het minder aangetaste oog (medeoog) van een keratoconische patiënt opgenomen als aan de volgende criteria werd voldaan: KISA%-index van minder dan 60%, I-S-verschil van minder dan 1,45 D en Kmax van 47,2 D of minder (dwz , dezelfde topografische criteria als bij normale ogen, behalve dan bij normale ogen, voldeden beide ogen van de patiënt aan de criteria). Deze patiënten kunnen worden beschouwd met hoornvliezen die zeer gevoelig zijn voor ectasie.
• Zeer asymmetrische ogen met ectasie (VAE-E): De mede-ogen van de VAE-NT vertonen een KISA%-index van meer dan 100% en ten minste een van de volgende biomicroscopische tekenen: Vogt striae, Fleischer ring of focale stromale verdunning. Oculus implementeerde hun eigen staging-systeem in de Pentacam-software, die de systemen van Amsler/Krumeich zou moeten nabootsen: de Topografische Keratoconus-classificatie (TKC) (34). TKC classificeert KC in vier fasen (plus vier tussenliggende stadia) en identificeert andere corneale pathologieën, zoals corneale refractieve chirurgie of pellucid marginale degeneratieve (PMD). TKC-classificatie van Pentacam-tomografische index met algum grau de KC-variant van 1-4.
• Keratoconus-groep (KCG): 148 patiënten (elk één oog) met bilaterale klinische KC. De KCG omvatte één willekeurig geselecteerd oog uit 148 patiënten met keratoconus; één oog werd willekeurig per patiënt opgenomen om selectiebias te voorkomen die verband houdt met het gebruik van beide ogen van dezelfde patiënt. De inclusiecriteria waren dezelfde als voor VAE-E, behalve dat beide ogen van de patiënt voldeden aan de ectasia-criteria.

Alle proefpersonen ondergingen een volledig oogonderzoek, evenals refractiebeoordeling, biomicroscopie, retinoscopie, fundoscopie, topografie en tomografiebeoordeling. Alle patiënten werden tussen januari 2012 en januari 2018 beoordeeld in het Visum Eye Center.

Deze studie hield zich aan de principes van de Verklaring van Helsinki en werd goedgekeurd door de Research Ethics Committee van de Faculteit Geneeskunde van Sao Jose do Rio Preto. Alle patiënten werden geïnformeerd over de doelstellingen van het onderzoek en ondertekenden schriftelijke geïnformeerde toestemmingsformulieren voordat ze werden ingeschreven.

Externe validatie werd uitgevoerd met 140 patiënten, van wie de gegevens niet waren opgenomen in het bouwen van het algoritme. Ze voldeden aan dezelfde inclusiecriteria als de anderen, met in totaal 82 ogen van 82 patiënten met gezonde hoornvliezen, 19 ogen van 19 patiënten met VAE-NT en 39 ogen van 39 patiënten met KC.

PENTACAM-TOMOGRAFIE: Alle ogen werden onderzocht door roterende Scheimpflug-tomografie van het hoornvlies en het voorste segment (Pentacam HR; Oculus GmbH, Wetzlar, Duitsland). De beeldkwaliteit werd gecontroleerd, zodat alleen gevallen met afbeeldingen van acceptabele kwaliteit in het onderzoek werden opgenomen. Een ervaren fellowship-getrainde hoornvliesspecialist (GCAJ) beoordeelde alle gevallen zodat ze correct werden geclassificeerd in de KC- en VAE-NT-groepen. Van alle cases zijn de ruwe data (u12-bestanden) verkregen; daarom werd dezelfde aangepaste software (versie 1.20r118) gebruikt om alle exportbestanden te verwerken, en werden alle Scheimpflug-variabelen rechtstreeks gedownload van de Pentacam-software met behulp van de "call-all"-functie.

WISKUNDIG ALGORITME: Om de uit SVM geëxtraheerde vergelijking op te bouwen, werden 58 variabelen gebruikt, waarvan sommige uit de spreadsheet. Na de constructie van deze 58 kenmerkvectoren (FV), werd een van een SVM afgeleide index gemaakt, die de corneale tomografie multivariate index afgeleid van een ondersteunende vectormachine (CTMVI) werd genoemd. Aangezien elke patiënt een punt vertegenwoordigt op een cartesiaans vlak met 58 dimensies (elke coördinaat vertegenwoordigt een van de 58 FV), is de rol van SVM het vinden van het hypervlak dat de CG-, KCG- en VAE-NT G-subjecten het best scheidt. Een hypervlak wordt algebraïsch beschreven door een lineaire vergelijking; in dit geval zijn er 59 coëfficiënten, waarvan er 58 gerelateerd zijn aan de FV en één onafhankelijke coëfficiënt die de bias vertegenwoordigt (wat een mogelijke parallelle dislocatie is van een bepaald hypervlak). De geanalyseerde FV waren:

ARC (3 mm-zone): anterieure kromtestraal in de 3,0 mm-zone gecentreerd op de dunste plaats van het hoornvlies; ARTmax: Ambrosio relationele dikte maximaal; ARTmin: Minimale relationele dikte van Ambrosio; SLECHT D: Belin/Ambrosio verbeterde ectasia totale afwijkingswaarde ;BAD Daa: Afwijking van het ART-gemiddelde; BAD Dam: Afwijking van de ART max; BAD Db: Afwijking van kaart met achterwaartse hoogteverschillen; SLECHT De: Afwijking van de posterieure verhoging op de dunste gezien BFS 8 mm; BAD Df: Afwijking van kaart met hoogteverschil vooraan; BAD Df: Afwijking van minimale dikte; SLECHT Dk: Afwijking van Kmax; SLECHT Dp: Afwijking van gemiddelde pachymetrische progressie;SLECHT Dr: Afwijking van de meer negatieve waarde op de relatieve diktekaart; SLECHT Dy: Afwijking van de verticale verplaatsing van het dunste punt vanaf de top; C.Vol D 3 mm: hoornvliesvolume met een diameter van 3 mm; C.Vol D 5 mm: hoornvliesvolume met een diameter van 5 mm; C.Vol D 7 mm: hoornvliesvolume met een diameter van 7 mm; C.Vol D 10 mm: hoornvliesvolume met een diameter van 10 mm; D2 mm / Pachy Min: Het quotiënt van D2 mm / Pachy Min; D2 mm: gemiddelde hoornvliesdikte van 2 mm cirkel gecentreerd op de dunste plaats; D4 mm / Pachy Min: Het quotiënt van D4 mm / Pachy Min; D4 mm: gemiddelde hoornvliesdikte van 4 mm cirkel gecentreerd op de dunste plaats; D6 mm / Pachy Min: Het quotiënt van D6 mm / Pachy Min; D6 mm: gemiddelde hoornvliesdikte van 6 mm cirkel gecentreerd op de dunste plaats; D8 mm / Pachy Min: Het quotiënt van D8 mm / Pachy Min; D8 mm: gemiddelde hoornvliesdikte van 8 mm cirkel gecentreerd op de dunste plaats; Ele B BFS 8 mm Max. Zone van 4 mm: hoogteparameter afgeleid van het achteroppervlak gecentreerd op het punt met de hoogste waarde binnen de 4 mm (diameter) met behulp van de best passende bol van 8 mm; Ele B BFS 8 mm apex: hoogteparameter afgeleid van het achteroppervlak gecentreerd op de apex, berekend met behulp van de best passende bol van 8 mm; Ele B BFS 8 mm Dunste: hoogteparameter afgeleid van het achteroppervlak gecentreerd op het dunste punt met behulp van de best passende bol van 8 mm; Ele B BFTE 8 mm Max. 4 mm zone: hoogteparameter afgeleid van het achteroppervlak gecentreerd op het punt met de hoogste waarde binnen de 4 mm (diameter) met behulp van de best passende torische ellipsoïde van 8 mm; Ele B BFTE 8 mm apex: hoogteparameter afgeleid van het rugoppervlak gecentreerd op de apex, berekend met behulp van de best passende torische ellipsoïde van 8 mm; Ele B BFTE 8 mm dunste: hoogteparameter afgeleid van het achteroppervlak gecentreerd op het dunste punt met behulp van de best passende torische ellipsoïde van 8 mm; Ele F BFS 8 mm Max. Zone van 4 mm: hoogteparameter afgeleid van het vooroppervlak gecentreerd op het punt met de hoogste waarde binnen de 4 mm (diameter) met behulp van de best passende bol van 8 mm; Ele F BFS 8 mm apex: hoogteparameter afgeleid van het vooroppervlak gecentreerd op de apex, berekend met behulp van de best passende bol van 8 mm; Ele F BFS 8 mm dunste: hoogteparameter afgeleid van het vooroppervlak gecentreerd op het dunste punt met behulp van de best passende bol van 8 mm; Ele F BFTE 8 mm Max. Zone van 4 mm: hoogteparameter afgeleid van het vooroppervlak gecentreerd op het punt met de hoogste waarde binnen de 4 mm (diameter) met behulp van de best passende torische ellipsoïde van 8 mm; Ele F BFTE 8 mm apex: hoogteparameter afgeleid van het vooroppervlak gecentreerd op de apex, berekend met behulp van de best passende torische ellipsoïde van 8 mm; Ele F BFTE 8 mm dunste: hoogteparameter afgeleid van het vooroppervlak gecentreerd op het dunste punt met behulp van de best passende torische ellipsoïde van 8 mm; IHA: Index hoogste asymmetrie; IHD: Index hoogste decentratie; ISV: index van oppervlaktevariantie; IVA: Index van verticale asymmetrie; KI: Keratoconus-index; Pachy Min: Hoornvliesdikte op het dunste punt; Pachy Min Y: positie van minimale hoornvliesdikte ten opzichte van de Y-as gecentreerd op de top van het hoornvlies; PRC (3 mm-zone): posterieure kromtestraal in de 3,0 mm-zone gecentreerd op de dunste plaats van het hoornvlies; Rel Pachy Min: relatieve dikte van het hoornvlies op het dunste punt; RMS HOA (CB): root mean square of high order aberration of cornea back; RMS HOA (CF): root mean square van hoge orde aberratie van hoornvliesfront; RMS HOA (Cornea): wortelgemiddelde kwadraat van aberratie van hoge orde van het totale hoornvlies; RPIavg: gemiddelde pachymetrische progressie-index; RPImax: maximale pachymetrische progressie-index; RPImin: Minimale pachymetrische progressie-index; Z 3 -1 (CB): 3e orde verticale coma aberratie hoornvliesrug; Z 3 -1 (CF): 3e orde verticale coma aberratie van de voorkant van het hoornvlies; Z 3 -1 (hoornvlies): 3e orde verticale coma aberratie totaal hoornvlies; Z 5 -1 (CB): 5e orde verticale coma aberratie van hoornvliesrug; Z 5 -1 (CF): 5e orde verticale coma aberratie van de voorkant van het hoornvlies. Alle Zernike-metingen zijn gedaan voor een hoornvliesdiameter van 6 mm.