Skuteczność algorytmu wyprowadzonego z parametrów tomografii rogówki w celu odróżnienia rogówki wysoce podatnej na ektazję od zdrowej

Pacjentów uznano za bardzo asymetrycznych (VAE-NT), jeśli rozpoznanie ektazji potwierdzono w jednym oku na podstawie wcześniej opisanych kryteriów, a drugie oko miało normalną mapę krzywizny powierzchni przedniej (topometrycznej). Do zdefiniowania przypadków VAE-NT zastosowano obiektywne kryteria uwzględnienia topografii normalnej, w tym obiektywne metryki krzywizny powierzchni przedniej pochodzące z Pentacam. Normalna topografia została rygorystycznie rozważona w oparciu o obiektywne kryteria maksymalnej krzywizny Kmax (Keratometria z przodu najbardziej stromej)

Badaniem objęto 148 oczu z KC, 351 oczu ze zdrową rogówką i 88 oczu z podejrzeniem KC. Pacjentów podzielono na trzy grupy:

• Grupa kontrolna - Oczy normalne (CG): 351 oczu bez KC u 351 pacjentów poddanych LASIK lub keratektomii fotorefrakcyjnej (PRK), stabilne po co najmniej 18 miesiącach obserwacji, bez zmian w tylnej elewacji po 18 miesiącach Pentacam w związku z badaniem przedoperacyjnym (operacje wykonane w latach 2012-2018). Kryteriami włączenia do bycia przypadkiem normalnym były normalne rogówki w ogólnym badaniu okulistycznym w obu oczach, w tym normalna biomikroskopia z lampą szczelinową, skorygowana ostrość widzenia do dali 20/20 lub lepsza, ogólnie subiektywna prawidłowa topografia i badania tomograficzne.. Nasz cel kryteriami topograficznymi były: oboje oczu ze wskaźnikiem KISA% mniejszym niż 60%, Kmax 47,2 D lub mniej i różnicą I-S mniejszą niż 1,45 D. rozróżniając oczy normalne od podejrzanych o stożka rogówki, dostosowaliśmy naszą klasyfikację dla oczu normalnych do niedawnej publikacji Ambrosio i wsp.(31), dodając kryterium „ogólnych subiektywnych badań topografii i tomografii normalnej” w oparciu o ocenę doświadczonego chirurga refrakcyjnego ( GCAJ). Tylko jedno oko wybrano losowo do dalszej analizy statystycznej. CG obejmowało jedno oko wybrane losowo spośród 323 pacjentów z prawidłową rogówką; jedno oko zostało losowo włączone na pacjenta, aby uniknąć błędu selekcji związanego z użyciem obu oczu tego samego pacjenta
• Grupa bardzo asymetrycznej ektazji z normalną topografią (VAE-NT G): 88 oczu 88 pacjentów z bardzo asymetryczną ektazją z normalną topografią (VAE-NT) w jednym oku i szczerą ektazją (VAE-E) w drugim oku. Kryteria włączenia były zgodne z wcześniejszymi badaniami (28, 32, 33) Oczy w tej grupie z niewystarczającymi wynikami topograficznymi, aby spełnić kryteria diagnostyczne dla stożka rogówki, oraz następujące cechy normalnie wyglądającej rogówki w biomikroskopii w lampie szczelinowej, keratometrii, retinoskopii. Przypadki te obejmowały mniej dotknięte chorobą oko (koledze oko) pacjenta ze stożkiem rogówki, jeśli spełnione były następujące kryteria: wskaźnik KISA% mniejszy niż 60%, różnica I-S mniejsza niż 1,45 D i Kmax 47,2 D lub mniej (tj. , takie same kryteria topograficzne jak w oczach zdrowych, z wyjątkiem tego, że w oczach zdrowych oba oczy pacjenta spełniały kryteria). Pacjenci ci mogą być brani pod uwagę z rogówkami bardzo podatnymi na ektazję.
• Bardzo asymetryczne oczy z ektazją (VAE-E): inne oczy VAE-NT wykazujące wskaźnik KISA% większy niż 100% i co najmniej jeden z następujących objawów biomikroskopowych: rozstępy Vogta, pierścień Fleischera lub ogniskowe przerzedzenie zrębu. Firma Oculus wdrożyła do oprogramowania Pentacam własny system stopniowania, który powinien naśladować systemy Amslera/Krumeicha: topograficzną klasyfikację stożka rogówki (TKC) (34). TKC klasyfikuje KC na cztery etapy (plus cztery etapy pośrednie) i identyfikuje inne patologie rogówki, takie jak chirurgia refrakcyjna rogówki lub przezroczyste zwyrodnienie brzeżne (PMD). Klasyfikacja TKC indeksu tomograficznego Pentacam przedstawiająca skalę grau de KC variando de 1-4.
• Grupa stożka rogówki (KCG): 148 pacjentów (po jednym oku) z obustronnym klinicznym KC. KCG obejmowało jedno oko wybrane losowo spośród 148 pacjentów ze stożkiem rogówki; jedno oko zostało losowo włączone na pacjenta, aby uniknąć błędu selekcji związanego z użyciem obu oczu tego samego pacjenta. Kryteria włączenia były takie same jak dla VAE-E, z wyjątkiem tego, że oba oczy pacjenta spełniały kryteria ektazji.

Wszyscy badani przeszli pełne badanie okulistyczne, ocenę refrakcji, biomikroskopię, retinoskopię, badanie dna oka, ocenę topografii i tomografii. Wszyscy pacjenci byli oceniani w Visum Eye Center między styczniem 2012 a styczniem 2018.

To badanie było zgodne z założeniami Deklaracji Helsińskiej i zostało zatwierdzone przez Komisję Etyki Badań Wydziału Lekarskiego Sao Jose do Rio Preto. Wszyscy pacjenci zostali poinformowani o celach badania i przed włączeniem podpisali pisemne formularze świadomej zgody.

Walidację zewnętrzną przeprowadzono na 140 pacjentach, których dane nie zostały uwzględnione w budowaniu algorytmu. Spełniali te same kryteria włączenia, co inni, w sumie 82 oczu 82 pacjentów ze zdrową rogówką, 19 oczu 19 pacjentów z VAE-NT i 39 oczu 39 pacjentów z KC.

TOMOGRAFIA PENTACAM: Wszystkie oczy badano za pomocą obrotowej tomografii rogówki i przedniego odcinka Scheimpfluga (Pentacam HR; Oculus GmbH, Wetzlar, Niemcy). Jakość obrazu została sprawdzona, aby do badania włączono tylko przypadki z obrazami o akceptowalnej jakości. Doświadczony specjalista rogówki przeszkolony w ramach stypendium (GCAJ) dokonał przeglądu wszystkich przypadków, aby zostały one prawidłowo sklasyfikowane w grupach KC i VAE-NT. Surowe dane (pliki u12) uzyskano ze wszystkich przypadków; dlatego do przetworzenia wszystkich plików eksportu użyto tego samego dostosowanego oprogramowania (wersja 1.20r118), a wszystkie zmienne Scheimpflug zostały pobrane bezpośrednio z oprogramowania Pentacam przy użyciu funkcji „call-all”.

ALGORYTM MATEMATYCZNY: Do zbudowania równania wyodrębnionego z SVM wykorzystano 58 zmiennych, niektóre z nich zostały wyodrębnione z arkusza kalkulacyjnego. Po zbudowaniu tych 58 wektorów cech (FV) utworzono indeks pochodzący z SVM, który nazwano wielowymiarowym indeksem tomografii rogówki pochodzącym z maszyny wektorów nośnych (CTMVI). Biorąc pod uwagę, że każdy pacjent reprezentuje punkt na płaszczyźnie kartezjańskiej o 58 wymiarach (każda współrzędna reprezentuje jedną z 58 FV), rolą SVM jest znalezienie hiperpłaszczyzny, która najlepiej oddziela pacjentów CG, KCG i VAE-NT G. Hiperpłaszczyzna jest algebraicznie opisana równaniem liniowym; w tym przypadku jest 59 współczynników, z których 58 jest związanych z FV i jeden niezależny współczynnik reprezentujący obciążenie (będące możliwym równoległym przemieszczeniem danej hiperpłaszczyzny). Analizowane FV to:

ARC (strefa 3 mm): przedni promień krzywizny w strefie 3,0 mm wyśrodkowany w najcieńszym miejscu rogówki; ARTmax: maksymalna grubość relacyjna Ambrosio; ARTmin: minimalna grubość relacyjna Ambrosio; BAD D: Belin/Ambrosio wzmocniona wartość całkowitego odchylenia ektazji; BAD Daa: Odchylenie średniej ART; BAD Dam: Odchylenie ART max; BAD Db: Odchylenie mapy różnicy wysokości z tyłu; BAD De: Odchylenie od tylnej elewacji w najcieńszym miejscu, biorąc pod uwagę BFS 8 mm; BAD Df: Odchylenie mapy różnicy wysokości frontu; BAD Df: Odchylenie minimalnej grubości; BAD Dk: Odchylenie od Kmax; BAD Dp: Odchylenie średniej progresji pachymetrycznej; BAD Dr: Odchylenie od bardziej ujemnej wartości na mapie względnej grubości; BAD Dy: Odchylenie od pionowego przemieszczenia najcieńszego punktu od wierzchołka; C.Vol D 3mm: objętość rogówki o średnicy 3 mm; C.Vol D 5mm: objętość rogówki o średnicy 5 mm; C.Vol D 7mm: objętość rogówki o średnicy 7mm; C.Vol D 10mm: objętość rogówki o średnicy 10mm; D2 mm / Pachy Min: iloraz D2 mm / Pachy Min; D2 mm: Średnia grubość rogówki w okręgu o średnicy 2 mm wyśrodkowanym w najcieńszym miejscu; D4 mm / Pachy Min: iloraz D4 mm / Pachy Min; D4 mm: Średnia grubość rogówki w okręgu o średnicy 4 mm wyśrodkowanym w najcieńszym miejscu; D6 mm/Pachy Min: iloraz D6mm/Pachy Min; D6 mm: Średnia grubość rogówki w kole o średnicy 6 mm wyśrodkowanym w najcieńszym miejscu; D8 mm / Pachy Min: iloraz D8 mm / Pachy Min; D8 mm: Średnia grubość rogówki w okręgu o średnicy 8 mm wyśrodkowanym w najcieńszym miejscu; Ele B BFS 8 mm Max. Strefa 4 mm: parametr wysokości uzyskany z tylnej powierzchni wyśrodkowany w punkcie o najwyższej wartości w obrębie 4 mm (średnicy) przy użyciu najlepiej dopasowanej kuli 8 mm; Ele B BFS 8mm Apex: Parametr wysokości pochodzący z tylnej powierzchni wyśrodkowanej na wierzchołku, obliczony przy użyciu najlepiej dopasowanej kuli 8 mm; Ele B BFS 8mm Thinnest: Parametr wysokości uzyskany z tylnej powierzchni wyśrodkowanej w najcieńszym punkcie przy użyciu najlepiej dopasowanej kuli o średnicy 8 mm; Ele B BFTE 8 mm Max. Strefa 4 mm: parametr wysokości wyprowadzony z tylnej powierzchni wyśrodkowany w punkcie o najwyższej wartości w obrębie 4 mm (średnicy) przy użyciu najlepiej dopasowanej elipsoidy torycznej 8 mm; Ele B BFTE 8 mm wierzchołek: parametr wysokości pochodzący z tylnej powierzchni wyśrodkowanej na wierzchołku, obliczony przy użyciu najlepiej dopasowanej elipsoidy torycznej 8 mm; Ele B BFTE 8 mm najcieńszy: parametr wysokości uzyskany z tylnej powierzchni wyśrodkowanej w najcieńszym punkcie przy użyciu najlepiej dopasowanej elipsoidy torycznej o grubości 8 mm; Ele F BFS 8 mm Max. Strefa 4 mm: parametr wysokości wyprowadzony z przedniej powierzchni wyśrodkowanej w punkcie o najwyższej wartości w obrębie 4 mm (średnicy) przy użyciu najlepiej dopasowanej kuli 8 mm; Ele F BFS 8mm Apex: parametr wysokości pochodzący z przedniej powierzchni wyśrodkowanej na wierzchołku, obliczony przy użyciu najlepiej dopasowanej kuli 8 mm; Ele F BFS 8 mm najcieńszy: parametr wysokości uzyskany z przedniej powierzchni wyśrodkowanej w najcieńszym punkcie przy użyciu najlepiej dopasowanej kuli o średnicy 8 mm; Ele F BFTE 8 mm Max. Strefa 4 mm: parametr wysokości wyprowadzony z przedniej powierzchni wyśrodkowanej w punkcie o najwyższej wartości w obrębie 4 mm (średnicy) przy użyciu najlepiej dopasowanej elipsoidy torycznej 8 mm; Ele F BFTE 8mm Apex: Parametr wysokości wyprowadzony z przedniej powierzchni wyśrodkowanej na wierzchołku, obliczony przy użyciu najlepiej dopasowanej elipsoidy torycznej 8 mm; Ele F BFTE 8 mm najcieńszy: parametr wysokości uzyskany z przedniej powierzchni wyśrodkowanej w najcieńszym punkcie przy użyciu najlepiej dopasowanej elipsoidy torycznej o grubości 8 mm; IHA: Indeks najwyższej asymetrii; IHD: Indeks najwyższej decentracji; ISV: Indeks wariancji powierzchni; IVA: Wskaźnik asymetrii pionowej; KI: wskaźnik stożka rogówki; Pachy Min: grubość rogówki w najcieńszym miejscu; Pachy Min Y: Pozycja minimalnej grubości rogówki względem osi Y wyśrodkowanej na wierzchołku rogówki; PRC (strefa 3 mm): tylny promień krzywizny w strefie 3,0 mm wyśrodkowany w najcieńszym miejscu rogówki; Rel Pachy Min: Względna grubość rogówki w najcieńszym miejscu; RMS HOA (CB): średnia kwadratowa aberracji wysokiego rzędu tylnej części rogówki; RMS HOA (CF): średnia kwadratowa aberracji wysokiego rzędu czoła rogówki; RMS HOA (rogówka): średnia kwadratowa aberracji wysokiego rzędu dla całej rogówki; RPIavg: średni wskaźnik progresji pachymetrycznej; RPImax: Maksymalny wskaźnik progresji pachymetrycznej; RPImin: minimalny wskaźnik progresji pachymetrycznej; Z 3 -1 (CB): pionowa aberracja śpiączkowa 3. rzędu z tyłu rogówki; Z 3 -1 (CF): pionowa aberracja śpiączkowa 3. rzędu czoła rogówki; Z 3 -1 (Rogówka): całkowita aberracja śpiączki pionowej 3. rzędu; Z 5 -1 (CB): pionowa aberracja śpiączkowa 5. rzędu tylnej części rogówki; Z 5 -1 (CF): Pionowa aberracja śpiączkowa 5. rzędu czoła rogówki. Wszystkie pomiary Zernike wykonano dla rogówki o średnicy 6 mm.