Effektiviteten av en algoritm härledd från hornhinnetomografiparametrar för att skilja mycket känsliga hornhinnor till ektasi från friska

Patienterna ansågs vara mycket asymmetriska (VAE-NT) om diagnosen ektasi bekräftades på ett öga baserat på de tidigare beskrivna kriterierna och det andra ögat hade en normal främre yta krökning (topometrisk) karta. Objektiva kriterier för att överväga normal topografi användes för att definiera fallen av VAE-NT, inklusive objektiva frontytkrökningsmått härledda från Pentacam. Normal topografi övervägdes noggrant baserat på objektiva kriterier för en maximal krökning Kmax (brantaste frontkeratometry)

Studien inkluderade 148 ögon med KC, 351 med friska hornhinnor och 88 ögon med misstänkt KC. Patienterna delades in i tre grupper:

• Kontrollgrupp - Normala ögon (CG): 351 ögon utan KC av 351 patienter som genomgick LASIK eller fotorefraktiv keratektomi (PRK), stabila efter minst 18 månaders uppföljning, utan några förändringar i den bakre höjden vid 18-månaders Pentacam i förhållande till den preoperativa undersökningen (operationer utförda 2012-2018). Inklusionskriterierna för att vara ett normalt fall var att ha normala hornhinnor vid den allmänna ögonundersökningen i båda ögonen, inklusive normal spaltlampsbiomikroskopi, korrigerad avståndssynskärpa på 20/20 eller bättre, generellt subjektiv normal topografi och tomografiundersökningar. Vårt mål topografiska kriterier var: båda ögonen med ett KISA %-index på mindre än 60 %, Kmax på 47,2 D eller mindre och I-S-skillnad på mindre än 1,45 D. Eftersom inga verkligt etablerade tomografiska parametrar/cut-off(s) för att skilja normala från keratokonus misstänkta ögon existerar, anpassade vi vår klassificering för normala ögon till den senaste publikationen av Ambrósio et al.(31) genom att lägga till kriteriet "övergripande subjektiv normal topografi och tomografiundersökningar" baserat på utvärderingen av erfaren refraktiv kirurg ( GCAJ). Endast ett öga valdes slumpmässigt ut för ytterligare statistisk analys. CG inkluderade ett öga slumpmässigt valt från 323 patienter med normal hornhinna; ett öga inkluderades slumpmässigt per patient för att undvika selektionsbias relaterad till användningen av båda ögonen från samma patient
• Mycket assimetrisk ektasi med normal topografigrupp (VAE-NT G): 88 ögon av 88 patienter med mycket asymmetrisk ektasi med normal topografi (VAE-NT) i ett öga och uppriktig ektasi (VAE-E) i det andra ögat. Inklusionskriterierna följde tidigare studier (28, 32, 33) Ögon i denna grupp med otillräckliga topografiska fynd för att uppfylla diagnostiska kriterier för keratokonus, och följande egenskaper normala utseende hornhinna på spaltlampa biomikroskopi, keratometry, retinoskopi. Dessa fall var det mindre påverkade ögat (medföljande öga) hos en keratokonisk patient inkluderades om följande kriterier uppfylldes: KISA %-index på mindre än 60 %, I-S-skillnad på mindre än 1,45 D och Kmax på 47,2 D eller mindre (dvs. samma topografiska kriterier som i normala ögon, förutom än i normala ögon, patientens båda ögon uppfyllde kriterierna). Dessa patienter kan övervägas med hornhinnor som är mycket mottagliga för ektasi.
• Mycket asymmetriska ögon med ektasi (VAE-E): Andra ögon i VAE-NT som visar ett KISA%-index på mer än 100 % och minst ett av följande biomikroskopiska tecken: Vogt striae, Fleischer-ring eller fokal stromal förtunning. Oculus implementerade sitt eget iscensättningssystem i Pentacam-mjukvaran, som skulle efterlikna Amsler/Krumeich-systemen: Topographic Keratoconus Classification (TKC) (34). TKC klassificerar KC i fyra stadier (plus fyra mellanstadier) och identifierar andra korneala patologier, såsom korneal refraktiv kirurgi eller pellucid marginal degenerative (PMD). TKC-klassificering av Pentacams tomografiska index som visar algum grau de KC variando de 1-4.
• Keratokonusgrupp (KCG): 148 patienter (ett öga vardera) med bilateral klinisk KC. KCG inkluderade ett öga slumpmässigt valt från 148 patienter med keratokonus; ett öga inkluderades slumpmässigt per patient för att undvika selektionsbias relaterad till användningen av båda ögonen från samma patient. Inklusionskriterierna var desamma som för VAE-E, förutom att patientens båda ögon uppfyllde ektasikriterierna.

Alla försökspersoner genomgick fullständig ögonundersökning samt refraktionsbedömning, biomikroskopi, retinoskopi, fundoskopi, topografi och tomografibedömning. Alla patienter bedömdes på Visum Eye Center mellan januari 2012 och januari 2018.

Denna studie ansluter sig till principerna i Helsingforsdeklarationen och godkändes av forskningsetiska kommittén vid Sao Jose do Rio Pretos medicinska fakultet. Alla patienter informerades om syftet med studien och de undertecknade skriftliga formulär för informerat samtycke innan de registrerades.

Extern validering utfördes med 140 patienter, vars data inte ingick i uppbyggnaden av algoritmen. De uppfyllde samma inklusionskriterier som de andra, med totalt 82 ögon av 82 patienter med friska hornhinnor, 19 ögon av 19 patienter med VAE-NT och 39 ögon av 39 patienter med KC.

PENTACAM TOMOGRAFI: Alla ögon undersöktes med roterande Scheimpflug hornhinne- och främre segmenttomografi (Pentacam HR; Oculus GmbH, Wetzlar, Tyskland). Bildkvaliteten kontrollerades så att endast fall med bilder av acceptabel kvalitet ingick i studien. En erfaren gemenskapsutbildad hornhinnespecialist (GCAJ) granskade alla fall så att de klassificerades korrekt i grupperna KC och VAE-NT. Rådata (u12-filer) erhölls från alla fall; därför användes samma anpassade mjukvara (version 1.20r118) för att bearbeta alla exportfiler, och alla Scheimpflug-variabler laddades ner direkt från Pentacam-mjukvaran med hjälp av "call-all"-funktionen.

MATEMATISK ALGORITM: För att bygga ekvationen extraherad från SVM användes 58 variabler, några av dem extraherades från kalkylarket. Efter konstruktionen av dessa 58 funktionsvektorer (FV), skapades ett SVM-deriverat index, vilket kallades hornhinnetomografi multivariat index härlett från en stödvektormaskin (CTMVI). Med tanke på att varje patient representerar en punkt på ett kartesiskt plan med 58 dimensioner (varje koordinat representerar en av de 58 FV), är SVM:s roll att hitta det hyperplan som bäst separerar CG-, KCG- och VAE-NT G-subjekten. Ett hyperplan beskrivs algebraiskt med en linjär ekvation; i detta fall finns det 59 koefficienter, varav 58 är relaterade till FV och en oberoende koefficient som representerar förspänningen (vilket är en möjlig parallell dislokation av ett givet hyperplan). De analyserade FV var:

ARC (3 mm zon): Främre krökningsradie i 3,0 mm-zonen centrerad på den tunnaste platsen av hornhinnan; ARTmax: Ambrosio relationell tjocklek maximal; ARTmin: Ambrosio relationell tjocklek minimum; BAD D: Belin/Ambrosio förstärkt ectasia total avvikelsevärde ;BAD Daa: Avvikelse från ART-genomsnittet; BAD Dam: Avvikelse från ART max; BAD Db: Avvikelse för bakhöjdsskillnadskarta; BAD De: Avvikelse från den bakre höjden som tunnast med tanke på BFS 8 mm; BAD Df: Avvikelse av fronthöjdsskillnadskarta; BAD Df: Avvikelse för minsta tjocklek; BAD Dk: Avvikelse från Kmax; BAD Dp: Avvikelse av genomsnittlig pachymetrisk progression; BAD Dr: Avvikelse från det mer negativa värdet på den relativa tjocklekskartan; BAD Dy: Avvikelse från den vertikala förskjutningen av den tunnaste punkten från spetsen; C.Vol D 3 mm: hornhinnevolym med en yta med 3 mm diameter; C.Vol D 5 mm: hornhinnevolym med en yta med 5 mm diameter; C.Vol D 7 mm: hornhinnevolym med en yta med 7 mm diameter; C.Vol D 10 mm: hornhinnevolym med en yta med 10 mm diameter; D2 mm / Pachy Min: Kvotienten av D2 mm / Pachy Min; D2 mm: Genomsnittlig hornhinnetjocklek på 2 mm cirkel centrerad på den tunnaste platsen; D4 mm / Pachy Min: Kvotienten av D4 mm / Pachy Min; D4 mm: Genomsnittlig hornhinnetjocklek på 4 mm cirkel centrerad på den tunnaste platsen; D6 mm / Pachy Min: Kvotienten av D6mm / Pachy Min; D6 mm: Genomsnittlig hornhinnetjocklek på 6 mm cirkel centrerad på den tunnaste platsen; D8 mm / Pachy Min: Kvotienten på D8 mm / Pachy Min; D8 mm: Genomsnittlig hornhinnetjocklek på 8 mm cirkel centrerad på den tunnaste platsen; Ele B BFS 8 mm Max. 4 mm zon: Höjdparameter härledd från den bakre ytan centrerad vid punkten med det högsta värdet inom 4 mm (diameter) med användning av den 8 mm bästa sfären; Ele B BFS 8 mm Apex: Höjdparameter härledd från den bakre ytan centrerad vid spetsen beräknad med hjälp av den 8 mm bästa sfären; Ele B BFS 8 mm tunnast: Höjdparameter härledd från baksidan centrerad vid den tunnaste punkten med hjälp av den 8 mm bästa sfären; Ele B BFTE 8 mm Max. 4 mm-zon: Höjdparameter härledd från baksidan centrerad vid punkten med högsta värde inom 4 mm (diameter) med användning av den 8 mm bäst passande toriska ellipsoiden; Ele B BFTE 8 mm Apex: Höjdparameter härledd från den bakre ytan centrerad vid spetsen beräknad med hjälp av den 8 mm bäst passande toriska ellipsoiden; Ele B BFTE 8 mm tunnast: Höjdparameter härledd från baksidan centrerad på den tunnaste punkten med hjälp av den 8 mm bäst passande toriska ellipsoiden; Ele F BFS 8 mm Max. 4 mm Zon: Höjdparameter härledd från den främre ytan centrerad vid punkten med det högsta värdet inom 4 mm (diameter) med användning av den 8 mm bästa sfären; Ele F BFS 8 mm Apex: Höjdparameter härledd från den främre ytan centrerad vid spetsen beräknad med hjälp av 8 mm best-fit sfären; Ele F BFS 8 mm tunnast: Höjdparameter härledd från den främre ytan centrerad på den tunnaste punkten med hjälp av den 8 mm bästa sfären; Ele F BFTE 8 mm Max. 4 mm Zon: Höjdparameter härledd från den främre ytan centrerad vid punkten med det högsta värdet inom 4 mm (diameter) med användning av den 8 mm bäst passande toriska ellipsoiden; Ele F BFTE 8 mm Apex: Höjdparameter härledd från den främre ytan centrerad vid spetsen beräknad med hjälp av den 8 mm bäst passande toriska ellipsoiden; Ele F BFTE 8 mm tunnast: Höjdparameter härledd från den främre ytan centrerad vid den tunnaste punkten med hjälp av den 8 mm bästa toriska ellipsoiden; IHA: Index högsta asymmetri; IHD: Index högsta decentration; ISV: Index för ytvarians; IVA: Index för vertikal asymmetri; KI: Keratokonus index; Pachy Min: Hornhinnan tjocklek på den tunnaste punkten; Pachy Min Y: Position för minsta hornhinnetjocklek i förhållande till Y-axeln centrerad på hornhinnans spets; PRC (3 mm-zon): Bakre krökningsradie i 3,0 mm-zonen centrerad på den tunnaste platsen av hornhinnan; Rel Pachy Min: Relativ hornhinnetjocklek vid den tunnaste punkten; RMS HOA (CB): rotmedelvärde av hög ordningens aberration av hornhinnan tillbaka; RMS HOA (CF): rotmedelvärde av hög ordningens aberration av hornhinnans front; RMS HOA (hornhinna): rotmedelvärde av hög ordningens aberration av total hornhinna; RPIavg: Genomsnittligt pachymetrisk progressionsindex; RPImax: Maximalt pachymetrisk progressionsindex; RPImin: Minsta pachymetriska progressionsindex; Z 3 -1 (CB): 3:e ordningens vertikala koma aberration hornhinna tillbaka; Z3-1 (CF): 3:e ordningens vertikala komaaberration av hornhinnan; Z3-1 (hornhinna): 3:e ordningens vertikala komaaberration total hornhinna; Z 5 -1 (CB): 5:e ordningens vertikala komaaberration av hornhinnan tillbaka; Z 5 -1 (CF): 5:e ordningens vertikala komaaberration av hornhinnan. Alla Zernike-mätningar gjordes för en hornhinnediameter på 6 mm.