Eficiência de um algoritmo derivado de parâmetros de tomografia de córnea para distinguir córneas altamente susceptíveis a ectasia de saudáveis

Os pacientes foram considerados muito assimétricos (VAE-NT) se o diagnóstico de ectasia fosse confirmado em um olho com base nos critérios descritos anteriormente e o outro olho tivesse um mapa de curvatura da superfície frontal normal (topométrica). Critérios objetivos para considerar a topografia normal foram aplicados para definir os casos de VAE-NT, incluindo métricas objetivas de curvatura da superfície frontal derivadas do Pentacam. A topografia normal foi rigorosamente considerada com base em critérios objetivos de uma curvatura máxima Kmax (Steepest Front Keratometry)

O estudo incluiu 148 olhos com KC, 351 com córneas saudáveis ​​e 88 olhos com suspeita de KC. Os pacientes foram divididos em três grupos:

• Grupo controle - Olhos normais (GC): 351 olhos sem KC de 351 pacientes submetidos a LASIK ou ceratectomia fotorrefrativa (PRK), estáveis ​​após pelo menos 18 meses de seguimento, sem alterações na elevação posterior no Pentacam de 18 meses em relação ao exame pré-operatório (cirurgias realizadas em 2012-2018). Os critérios de inclusão para um caso normal foram apresentar córneas normais no exame oftalmológico geral em ambos os olhos, incluindo biomicroscopia de lâmpada de fenda normal, acuidade visual à distância corrigida de 20/20 ou melhor, topografia geral subjetiva normal e exames de tomografia. Nosso objetivo os critérios topográficos foram: ambos os olhos com um índice KISA% inferior a 60%, Kmáx de 47,2 D ou menos e diferença I-S inferior a 1,45 D. Porque nenhum parâmetro tomográfico realmente estabelecido/corte(s) para para diferenciar olhos normais de olhos suspeitos de ceratocone, adaptamos nossa classificação para olhos normais à recente publicação de Ambrósio et al. GCAJ). Apenas um olho foi selecionado aleatoriamente para posterior análise estatística. O GC incluiu um olho selecionado aleatoriamente de 323 pacientes com córnea normal; um olho foi incluído aleatoriamente por paciente para evitar viés de seleção relacionado ao uso de ambos os olhos do mesmo paciente
• Ectasia muito assimétrica com topografia normal (VAE-NT G): 88 olhos de 88 pacientes com ectasia muito assimétrica com topografia normal (VAE-NT) em um olho e franca ectasia (VAE-E) no outro olho. Os critérios de inclusão seguiram estudos anteriores (28, 32, 33) Olhos neste grupo com achados topográficos insuficientes para atender aos critérios diagnósticos de ceratocone e seguintes características de aparência normal da córnea na biomicroscopia com lâmpada de fenda, ceratometria e retinoscopia. Esses casos foram o olho menos afetado (outro olho) de um paciente ceratocônico foi incluído se os seguintes critérios foram atendidos: índice KISA% inferior a 60%, diferença I-S inferior a 1,45 D e Kmáx de 47,2 D ou menos (ou seja, , mesmos critérios topográficos dos olhos normais, exceto que nos olhos normais, ambos os olhos do paciente preencheram os critérios). Esses pacientes podem ser considerados com córneas altamente suscetíveis à ectasia.
• Olhos muito assimétricos com ectasia (VAE-E): Os outros olhos do VAE-NT exibindo um índice KISA% superior a 100% e pelo menos um dos seguintes sinais biomicroscópicos: estrias de Vogt, anel de Fleischer ou afinamento estromal focal. A Oculus implementou seu próprio sistema de estadiamento no software Pentacam, que deve imitar os sistemas Amsler/Krumeich: o Topographic Keratoconus Classification (TKC) (34). TKC classifica KC em quatro estágios (mais quatro estágios intermediários) e identifica outras patologias da córnea, como cirurgia refrativa da córnea ou degenerativa marginal pelúcida (PMD). Classificação TKC do índice tomográfico Pentacam mostrando algum grau de KC variando de 1-4.
• Grupo ceratocone (KCG): 148 pacientes (um olho cada) com KC clínico bilateral. O KCG incluiu um olho selecionado aleatoriamente de 148 pacientes com ceratocone; um olho foi incluído aleatoriamente por paciente para evitar viés de seleção relacionado ao uso de ambos os olhos do mesmo paciente. Os critérios de inclusão foram os mesmos do VAE-E, exceto que ambos os olhos do paciente atenderam aos critérios de ectasia.

Todos os indivíduos foram submetidos a exame oftalmológico completo, bem como avaliação de refração, biomicroscopia, retinoscopia, fundoscopia, topografia e avaliação tomográfica. Todos os pacientes foram avaliados no Visum Eye Center entre janeiro de 2012 e janeiro de 2018.

Este estudo aderiu aos princípios da Declaração de Helsinque e foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Faculdade de Medicina de São José do Rio Preto. Todos os pacientes foram informados sobre os objetivos do estudo e assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido antes de serem incluídos.

A validação externa foi realizada com 140 pacientes, cujos dados não foram incluídos na construção do algoritmo. Eles atenderam aos mesmos critérios de inclusão dos demais, com um total de 82 olhos de 82 pacientes com córneas saudáveis, 19 olhos de 19 pacientes com VAE-NT e 39 olhos de 39 pacientes com KC.

PENTACAM TOMOGRAPHY: Todos os olhos foram examinados por rotação Scheimpflug corneana e tomografia do segmento anterior (Pentacam HR; Oculus GmbH, Wetzlar, Germany). A qualidade da imagem foi verificada para que apenas os casos com imagens de qualidade aceitável fossem incluídos no estudo. Um experiente especialista em córnea treinado (GCAJ) revisou todos os casos para que fossem corretamente classificados nos grupos KC e VAE-NT. Os dados brutos (arquivos u12) foram obtidos de todos os casos; portanto, o mesmo software customizado (versão 1.20r118) foi usado para processar todos os arquivos de exportação, e todas as variáveis ​​do Scheimpflug foram baixadas diretamente do software Pentacam usando a função "call-all".

ALGORITMO MATEMÁTICO: Para construir a equação extraída do SVM, foram utilizadas 58 variáveis, algumas delas foram extraídas da planilha. Após a construção desses 58 vetores de características (FV), foi criado um índice derivado do SVM, denominado índice multivariado de tomografia corneana derivado de uma máquina de vetores de suporte (CTMVI). Considerando que cada paciente representa um ponto em um plano cartesiano com 58 dimensões (cada coordenada representa um dos 58 VF), o papel do SVM é encontrar o hiperplano que melhor separa os sujeitos CG, KCG e VAE-NT G. Um hiperplano é descrito algebricamente por uma equação linear; neste caso, são 59 coeficientes, sendo 58 relacionados ao FV e um coeficiente independente representando o bias (que é um possível deslocamento paralelo de um determinado hiperplano). Os FV analisados ​​foram:

ARC (Zona de 3 mm): Raio de curvatura anterior na zona de 3,0 mm centrado no local mais fino da córnea; ARTmax: Espessura relacional máxima de Ambrosio; ARTmin: Espessura relacional mínima de Ambrosio; BAD D: Valor de desvio total de ectasia intensificada de Belin/Ambrosio ;BAD Daa: Desvio da média de ART; BAD Dam: Desvio do ART máx; BAD Db: Desvio do mapa de diferença de elevação posterior; BAD De: Desvio da elevação posterior no mais fino considerando BFS 8 mm; BAD Df: Desvio do mapa de diferença de elevação frontal; BAD Df: Desvio da espessura mínima; BAD Dk: Desvio de Kmax; BAD Dp: Desvio da progressão paquimétrica média; BAD Dr: Desvio do valor mais negativo no mapa de espessura relativa; BAD Dy: Desvio do deslocamento vertical do ponto mais fino do ápice; C.Vol D 3mm: volume corneano com área de 3 mm de diâmetro; C.Vol D 5mm: volume corneano com área de 5 mm de diâmetro; C.Vol D 7mm: volume corneano com área de 7 mm de diâmetro; C.Vol D 10mm: volume corneano com área de 10 mm de diâmetro; D2 mm/Pachy Min: O quociente de D2 mm/Pachy Min; D2 mm: Espessura corneana média de círculo de 2 mm centrado no local mais fino; D4 mm/Pachy Min: O quociente de D4 mm/Pachy Min; D4 mm: Espessura corneana média de círculo de 4 mm centrado no local mais fino; D6 mm/Pachy Min: O quociente de D6mm/Pachy Min; D6 mm: Espessura corneana média de círculo de 6 mm centrado no local mais fino; D8 mm/Pachy Min: O quociente de D8 mm/Pachy Min; D8 mm: Espessura corneana média de círculo de 8 mm centrado no local mais fino; Ele B BFS 8 mm Máx. Zona de 4 mm: Parâmetro de elevação derivado da superfície posterior centralizada no ponto com valor mais alto dentro de 4 mm (diâmetro) usando a esfera de melhor ajuste de 8 mm; Ele B BFS 8mm Apex: Parâmetro de elevação derivado da superfície posterior centrada no ápice calculado usando a esfera de melhor ajuste de 8 mm; Ele B BFS 8mm Thinest: Parâmetro de elevação derivado da superfície posterior centralizada no ponto mais fino usando a esfera de melhor ajuste de 8 mm; Ele B BFTE 8 mm Máx. Zona de 4 mm: Parâmetro de elevação derivado da superfície posterior centralizada no ponto com valor mais alto dentro de 4 mm (diâmetro) usando o elipsóide tórico de melhor ajuste de 8 mm; Ele B BFTE 8mm Apex: Parâmetro de elevação derivado da superfície posterior centrada no ápice calculado usando o elipsóide tórico de melhor ajuste de 8 mm; Ele B BFTE 8mm Thinest: Parâmetro de elevação derivado da superfície posterior centralizada no ponto mais fino usando o elipsóide tórico de melhor ajuste de 8 mm; Ele F BFS 8 mm Máx. Zona de 4 mm: Parâmetro de elevação derivado da superfície frontal centralizada no ponto com valor mais alto dentro de 4 mm (diâmetro) usando a esfera de melhor ajuste de 8 mm; Ele F BFS 8mm Apex: Parâmetro de elevação derivado da superfície frontal centrada no ápice calculado usando a esfera de melhor ajuste de 8 mm; Ele F BFS 8mm Thinest: Parâmetro de elevação derivado da superfície frontal centralizada no ponto mais fino usando a esfera de melhor ajuste de 8 mm; Ele F BFTE 8 mm Máx. Zona de 4 mm: Parâmetro de elevação derivado da superfície frontal centralizada no ponto com valor mais alto dentro de 4 mm (diâmetro) usando o elipsóide tórico de melhor ajuste de 8 mm; Ele F BFTE 8mm Apex: Parâmetro de elevação derivado da superfície frontal centrada no ápice calculado usando o elipsóide tórico de melhor ajuste de 8 mm; Ele F BFTE 8mm Thinest: Parâmetro de elevação derivado da superfície frontal centralizada no ponto mais fino usando o elipsóide tórico de melhor ajuste de 8 mm; IHA: Índice de maior assimetria; IHD: Índice de maior descentralização; ISV: Índice de variância de superfície; IVA: Índice de assimetria vertical; KI: índice de ceratocone; Pachy Min: Espessura da córnea no ponto mais fino; Pachy Min Y: Posição da espessura mínima da córnea em relação ao eixo Y centrado no ápice da córnea; PRC (Zona de 3 mm): Raio de curvatura posterior na zona de 3,0 mm centralizado no local mais fino da córnea; Rel Pachy Min: Espessura relativa da córnea no ponto mais fino; RMS HOA (CB): raiz quadrada média da aberração de alta ordem do dorso da córnea; RMS HOA (CF): raiz quadrada média da aberração de alta ordem da frente da córnea; RMS HOA (Córnea): raiz quadrada da aberração de alta ordem da córnea total; RPIavg: Índice médio de progressão paquimétrica; RPImax: Índice de progressão paquimétrica máxima; RPImin: Índice de progressão paquimétrica mínima; Z 3 -1 (CB): aberração córnea coma vertical de 3ª ordem; Z 3 -1 (CF): aberração coma vertical de 3ª ordem da frente da córnea; Z 3 -1 (Córnea): aberração do coma vertical de 3ª ordem córnea total; Z 5 -1 (CB): aberração coma vertical de 5ª ordem do dorso da córnea; Z 5 -1 (CF): aberração coma vertical de 5ª ordem da frente da córnea. Todas as medições de Zernike foram feitas para um diâmetro da córnea de 6 mm.