Klin Monbl Augenheilkd 2018; 235(06): 680-688
DOI: 10.1055/s-0044-100617
Übersicht
Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Evolution of Keratoconus: From Diagnosis to Therapeutics

Die Evolution in der Behandlung des Keratokonus: von der Diagnose zur Therapie
Lauren Marie Imbornoni
1   Department of Ophthalmology and Vision Science, University of Arizona, United States
,
Charles Ninian John McGhee
2   Department of Ophthalmology, The University of Auckland, Auckland, New Zealand
,
Michael Wellington Belin
3   Ophthalmology & Vision Science, University of Arizona, Marana, Arizona, United States
› Author Affiliations
Further Information

Publication History

received 20 October 2017

accepted 01 December 2017

Publication Date:
26 April 2018 (online)

Abstract

This review describes the evolution of the diagnosis and treatment of keratoconus from the earliest written description to present day. The first description was provided in 1736 by Benedict Duddell who described the prominent corneas of a fourteen-year-old boy. Throughout the 19th century, a variety of surgical procedures were proposed to manage the disease, such as surgically repositioning the pupil away from the cone, iris incarceration to produce a slit-like pupil, cauterization of the cone to produce a scar, and full thickness elliptical excision of the cone. Despite the ingenuity of these procedures, many led to serious complications. In 1936, Ramon Castroviejo revolutionized surgical management by performing the first corneal transplant for keratoconus. The advent of refractive surgery in the 1990s brought about a sudden and critical need for better understanding of keratoconus and corneal ectatic disease. Topographic analysis allowed for earlier detection of keratoconus, prior to clinical signs and symptoms. Tomographic analysis provided analysis of the anterior and posterior surfaces of the cornea and allowed for even earlier detection. The Belin/Ambrosio Enhanced Ectasia Display on the Pentacam incorporates anterior and posterior elevation, pachymetric map, best fit sphere and enhanced reference surface to provide an overall “D” value that is predictive of ectatic disease. This display allows refractive providers to quickly and accurately screen potential refractive surgery candidates to identify those at risk for ectasia and early subclinical keratoconus. Corneal crosslinking was revolutionary in the treatment of keratoconus. There have been several randomized controlled trials that have found it to be safe and effective to halt ectatic progression. Crosslinking was recently approved by the FDA for progressive keratoconus. Currently, there is no clear definition of ectasia progression. Providers must be able to clearly, objectively and consistently diagnose progressive disease to institute timely treatment in the population with the greatest potential benefit. The new Belin ABCD grading system and progression analysis incorporated into the Oculus Pentacam software provides an objective way of assessing progression over time. Keratoconus diagnosis and management have grown tremendously since the first description in 1736, but there is still much to learn about keratoconus and its management.

Zusammenfassung

Dieser Überblicksartikel beschreibt die Evolution in der Diagnose und Behandlung des Keratokonus von der ersten schriftlichen Beschreibung der Krankheit bis zu den neuesten Erkenntnissen. Die Krankheit wurde im Jahre 1736 zum ersten Mal beschrieben, als Benedict Duddell die prominente Vorwölbung der Hornhaut bei einem 14-jährigen Jungen schilderte. Im Laufe des 19. Jahrhunderts wurden verschiedene chirurgische Eingriffe erprobt, um die Erkrankung in den Griff zu bekommen, von der Neupositionierung der Pupille in einiger Entfernung vom Kegel, der Irisinkarzeration mit Schaffung einer schlitzförmigen Pupille, der Verätzung der Hornhaut, um Narben zu erzeugen, bis zur kompletten ellipsenförmigen Exzision des Kegels. Obwohl die Prozeduren sehr einfallsreich waren, kam es bei vielen Eingriffen zu ernsthaften Komplikationen. Im Jahre 1936 hat Ramon Castroviejo die chirurgische Behandlung zur Behebung des Keratokonus revolutioniert, als er die erste Hornhauttransplantation durchführte. Mit der Einführung der refraktiven Chirurgie in den 1990er-Jahren war ein besseres Verständnis des Keratokonus und ektatischer Hornhauterkrankungen dringend geboten. Mithilfe der topografischen Analyse können nunmehr die ersten Anzeichen des Keratokonus früher entdeckt werden, noch vor dem Auftreten von klinischen Anzeichen oder Symptomen. Die tomografische Analyse wird zur Evaluation der Vor- und Rückfläche der Hornhaut eingesetzt, was zu einer Verbesserung der Früherkennung führt. Das Belin/Ambrosio Enhanced Ectasia Display des Pentacam kombiniert die Höhendaten der Hornhautvorder- und Hornhautrückfläche, Pachymetrie, Referenzsphäre und erweiterte Referenzfläche und kalkuliert daraus einen „D“-Gesamtwert, der für die Prognose der ektatischen Erkrankung benutzt wird. Das Display wird für die Früherkennung eingesetzt, um potenzielle Kandidaten mit einem erhöhten Risiko für Ektasie, die bereits vorklinische Anzeichen des Keratokonus haben und von der refraktiven Chirurgie profitieren würden, schnell und präzise zu ermitteln. Das Vernetzen der Hornhaut, auch Crosslinking genannt, stellt eine revolutionäre Behandlung des Keratokonus dar. In mehreren randomisierten kontrollierten Studien wurde das Verfahren als sicher und effektiv bewertet; gemäß den Studien kann diese Behandlungsmethode das Fortschreiten der ektatischen Erkrankung wenigstens zeitweilig aufhalten. Vor Kurzem hat die FDA die Crosslinking-Methode zur Behandlung von fortschreitendem Keratokonus zugelassen. Es gibt derzeit keine eindeutige Definition von ektatischer Progression. Gesundheitsdienstleister müssen in der Lage sein, klare, objektive und konsistente Diagnosen vom Krankheitsverlauf zu machen, um Patienten, die am meisten von dieser Behandlungsmethode profitieren könnten, rechtzeitig zu behandeln. Das neue Belin-ABCD-Staging-System und die Progressionsanalyse durch die Oculus-Pentacam-Software sind objektive Methoden, um das Fortschreiten der Erkrankung im Verlauf der Zeit zu messen. Seit der ersten Beschreibung im Jahre 1736 haben sich die Diagnose und das Management des Keratokonus stark verbessert, aber es gibt noch vieles zu erforschen.

 
  • References

  • 1 Grzybowski A, McGhee CNJ. The early history of keratoconus prior to Nottinghamʼs landmark 1854 treatise on conical cornea: a review. Clin Exp Optom 2013; 96: 140-145
  • 2 Wyman AL. Benedict Duddell: pioneer oculist of the 18th century. J R Soc Med 1992; 85: 412-415
  • 3 Gokul A, Patel DV, McGhee CNJ. Dr. John Nottinghamʼs 1854 landmark treatise on conical cornea considered in the context of the current knowledge of keratoconus. Cornea 2016; 35: 673-678
  • 4 Abdelaziz L, Barbara R. History of the development of the treatment of keratoconus. Int J Kerat Ect Cor Dis 2013; 2: 31-33
  • 5 Castroviejo R. Keratoplasty for the treatment of keratoconus. Trans Am Ophthalmol Soc 1948; 46: 127-153
  • 6 Wood CA, Savage GC, Schweintz GE. et al. Ophthalmic Record: a monthly Review of the Progress of Ophthalmology. 1904: 4-15
  • 7 Bowman W. The collected papers of Sir W. Bowman, Bart. F.R.S: Vol. II miscellaneous, surgical and ophthalmological papers. Classics of Ophthalmology Library 1984; 15: 271-282
  • 8 Perera CA. Albrecht von Graefe, founder of modern ophthalmology his life and works. Arch Ophthalmol 1935; 14: 742-773
  • 9 Pearson RM. Kalt, keratoconus, and the contact lens. Optom Vis Sci 1989; 66: 643-646
  • 10 Belin MW, Kim J, Zloty P, Ambrosio jr. R. Simplified nomenclature for describing keratoconus. Int J Kerat Ect Cor Dis 2012; 1: 31-35
  • 11 Belin MW, Khachikian SS. An introduction to understanding elevation-based topography: how elevation data are displayed – a review. Clin Exp Ophthalmol 2008; 37: 14-29
  • 12 Binder PS, Lindstrom RL, Stulting RD. Keratoconus and corneal ectasia after LASIK. J Cataract Refract Surg 2005; 31: 2035-2038
  • 13 Rabinowitz YS, McDonnell PJ. Computer-assisted corneal topography in keratoconus. Refract Corneal Surg 1989; 5: 400-408
  • 14 Rabinowitz YS. Videokeratographic indices to aid in screening for keratoconus. J Refract Surg 1995; 11: 371-379
  • 15 Rabinowitz YS, Rasheed K. KISA% index: A quantitative videokeratography algorithm embodying minimal topographic criteria for diagnosing keratoconus. J Cataract Refract Surg 1999; 25: 1327-1335
  • 16 Ambrosio R, Faria-Correia F, Lopes B. et al. Evolution on keratoconus and corneal ectatic diseases paradigms and paradoxes. Int J Kerat Ect Cor Dis 2016; 5: iv-vii
  • 17 Vazirani J, Basu S. Keratoconus: current perspectives. Clin Ophthalmol 2013; 7: 2019-2030
  • 18 Seiler T, Koufala K, Richter G. Iatrogenic keratectasia after laser in situ keratomileusis. J Refract Surg 1998; 14: 312-317
  • 19 Randleman JB, Woodward M, Lynn MJ. et al. Risk assessment for ectasia after corneal refractive surgery. Ophthalmology 2008; 115: 37-50
  • 20 Binder PS. Ectasia after laser in situ keratomileusis. J Cataract Refract Surg 2003; 29: 2419-2429
  • 21 Belin MW, Ambrosios R. Scheimpflug imaging for keratoconus and ectatic disease. Indian J Ophthalmol 2013; 61: 401-406
  • 22 Belin MW, Meyer JJ, Duncan JK. et al. Assessing progression of keratoconus and cross-linking efficacy: the Belin ABCD progression display. Int J Kerat Ect Cor Dis 2017; 6: 1-10
  • 23 Villavicencio OF, Gilani F, Henriquez MA. et al. Independent population validation of the Belin/Ambrosio enhanced ectasia display: implications for keratoconus studies and screening. Int J Kerat Ect Cor Dis 2014; 3: 1-8
  • 24 Belin MW, Villavicencio OF, Ambrosio RR. Tomographic parameters for the detection of keratoconus: Suggestions for screening and treatment parameters. Eye Contact Lens 2014; 40: 326-330
  • 25 Shetty R, Rao H, Khamar P. et al. Keratoconus screening indices and their diagnostic ability to distinguish normal from ectatic corneas. Am J Ophthalmol 2017; 181: 140-148
  • 26 Hashemi H, Beiranvand A, Yekta A. et al. Pentacam top indices for diagnosing subclinical and definite keratoconus. J Curr Ophthalmol 2016; 28: 21-26
  • 27 Wollensak G, Spoerl E, Seiler T. Riboflavin/ultraviolet-a-induced collagen crosslinking for the treatment of keratoconus. Am J Ophthalmol 2003; 135: 620-627
  • 28 Raiskup-Wolf F, Hoyer A, Spoerl E. et al. Collagen crosslinking with riboflavin and ultraviolet-A light in keratoconus: long-term results. J Cataract Refract Surg 2008; 34: 796-801
  • 29 OʼBrart D, Chan E, Samaras K. et al. A randomized, prospective study to investigate the efficacy of riboflavin/ultraviolet A (370 nm) corneal collagen crosslinkage to halt the progression of keratoconus. Br J Ophthalmol 2011; 95: 1519-1524
  • 30 Wittig-Silva C, Whiting M, Lamoureux E. et al. A randomized controlled trial of corneal collagen cross-linking in progressive keratoconus: preliminary results. J Refract Surg 2008; 24: S720
  • 31 Hersh PS, Greenstein SA, Fry KL. Corneal collagen crosslinking for keratoconus and corneal ectasia: one-year results. J Cataract Refract Surg 2011; 37: 149-160
  • 32 Sykakis E, Karim R, Evans JR. et al. Corneal collagen cross-linking for treating keratoconus. Cochrane Database Syst Rev 2015; (03) CD010621
  • 33 Lang SJ, Messmer EM, Geerling G. et al. Prospective, randomized, double-blind trial to investigate the efficacy and safety of corneal cross-linking to halt the progression of keratoconus. BMC Ophthalmol 2015; 15: 78
  • 34 Seyedian MA, Aliakbari S, Miraftab M. et al. Corneal collagen cross-linking in the treatment of progressive keratoconus: a randomized controlled contralateral eye study. Middle East Afr J Ophthalmol 2015; 22: 340-345
  • 35 Sharma N, Suri K, Sehra SV. et al. Collagen cross-linking in keratoconus in Asian eyes: visual, refractive and confocal microscopy outcomes in a prospective randomized controlled trial. Int Ophthalmol 2015; 35: 827-832
  • 36 Hersh PS, Stulting RD, Muller D. et al. U.S. multicenter clinical trial of corneal collagen crosslinking for treatment of corneal ectasia after refractive surgery. Ophthalmology 2017; 124: 1475-1484
  • 37 Gomes JA, Tan D, Rapuano CJ. et al. Global consensus on keratoconus and ectatic disease. Cornea 2015; 34: 359-369
  • 38 Mazzotta C, Balestrazzi A, Baiocchi S. et al. Stromal haze after combined riboflavin UVA corneal collagen cross-linking in keratoconus: in vivo confocal microscopic evaluation. Clin Experiment Ophthalmol 2007; 35: 580-582
  • 39 Pollhammer M, Cursiefen C. Bacterial keratitis early after corneal crosslinking with riboflavin and ultraviolet-A. J Cataract Refract Surg 2009; 35: 588-589
  • 40 Rama P, Di Matteo F, Matuska S. et al. Acanthamoeba keratitis with perforation after corneal crosslinking and bandage contact lens use. J Cataract Refract Surg 2009; 35: 788-791
  • 41 Oshika T, Tanabe T, Tomidokoro A. et al. Progression of keratoconus assessed by fourier analysis of videokeratography data. Ophthalmology 2002; 109: 339-342
  • 42 Suzuki M, Amano S, Honda N. et al. Longitudinal changes in corneal irregular astigmatism and visual acuity in eyes with keratoconus. Jpn J Ophthalmol 2007; 51: 265-269
  • 43 Epstein RL, Chiu YL, Epstein GL. Pentacam HR criteria for curvature change in keratoconus and postoperative LASIK ectasia. J Refract Surg 2012; 28: 890-894
  • 44 Duncan JK, Belin MW, Borgstrom M. Assessing progression of keratoconus: novel tomographic determinants. Eye Vis (Lond) 2016; 3: 6
  • 45 Kanellopoulos AJ, Asimellis G. Revisiting keratoconus diagnosis and progression classification based on evaluation of corneal asymmetry indices, derived from Scheimpflug imaging in keratoconic and suspect cases. Clin Ophthalmol 2013; 7: 1539-1548