Topographiegestützte Berechnung der Keratokonus Dimensionen

Zusammenfassung

Hintergrund Keratokonus ist eine Erkrankung, die sich in der Regel in der 2. und 3. Lebensdekade schleichend entwickelt und die Abbildungsqualität des optischen Apparates Auge bereits im Frühstadium degradiert, wenn klinische Symptome noch schwach ausgeprägt sind. Ziel der Studie war es, als Unterstützung der klinischen Diagnostik ein Verfahren zu entwickeln, mit dem auf der Basis topographischer Höhendaten die Vorwölbung der Hornhaut quantifiziert werden kann.

Patienten und Methoden 88 Patienten (46 beginnender Keratokonus, 42 fortgeschrittenes Stadium) sowie eine Kontrollgruppe bestehend aus 40 Normalprobanden wurden in die Studie einbezogen. Aus den topographischen Brechungsdaten eines kommerziell erhältlichen Topographiesystems (TMS-1) wurden durch eine lokale Approximation Höhendaten berechnet. Anhand dieser Höhendaten wurde eine Zerlegung in orthogonale Zernike-Polynome vorgenommen und eine asphärozylindrische Oberfläche modelliert. Ausgehend von dieser Oberfläche wurde durch Differenzbildung von tatsächlichen Höhendaten und Modelloberfläche die Basis, Höhe und das Volumen sowie die Lokalisation der Vorwölbung berechnet.

Ergebnisse Während sich die Höhe der Vorwölbung (23 auf 71 µmM), das Volumen (0,066 auf 0,141 mm³) unter der Kegelspitze und die horizontale Ausdehnung (0,67 auf 1,32 mm) im fortgeschrittenen Stadium des Keratokonus hochsignifikant erhöhen, ändert sich die vertikale Ausdehnung geringer (0,64 auf 0,93 mm). Im fortgeschrittenen Stadium liegt die Kegelspitze aufgrund einer Verschiebung nach unten (0,44 auf 1,33 mm) deutlich peripherer als beim beginnenden Keratokonus.

Schlußfolgerung Neben einer qualitativen klinischen Beurteilung eignen sich topographische Höhendaten gut für eine systemunabhängige Quantifizierung der Protrusion bei Keratokonus. Die Kenntnis über die Lage und Ausdehnung der Vorwölbung kann im Verlauf die Einschätzung der Progredienz verbessern und so die klinische Indikationsstellung und Plazierung für eine perforierende Keratoplastik unterstützen.

Summary

Background Keratoconus is a corneal dystrophy which usually develops in the second or third decade of life and shows various speed of progression. This disease may degrade the image-forming properties of the eye even in its early stage. The purpose of this study was to support the conventional clinical qualitative diagnostic methods of keratoconus handling with a topography-based algorithm to quantify the „balooning” of the anterior corneal surface.

Patients and methods Eighty-eight patients with keratoconus (46 with mild and 42 with severe clinical signs) and a control group of 40 normal subjects were included in this study. Topographic height data were calculated from refraction data of a commercially available topographer (TMS-1) using a local approximation algorithm. A decomposition of corneal topography height data into orthogonal Zernike polynomials was performed to define a asphero-cylindrical model surface. From the difference of the raw height data and the model surface, the base, height and volume as well as the localization of the protrusion was quantified.

Results The height of the corneal protrusion (23 to 71 µm), the volume of the cone (0.066 to 0.141 mm³) and the horizontal dimension (0.67 to 1.32 mm) increased highly significantly. In contrast, comparing the early to the severe stage of the disease the vertical dimension of the cone (0.64 to 0.93) changed much less. In the severe stage, the center of the protrusion was much more decentred (1.33 mm) than in the early stage (0.44) due to a shift in the inferior direction.

Conclusions The quantification of cone dimensions using corneal topography height data has the potential to assist qualitative clinical graduation in keratoconus independent of the system currently used. The knowledge about the exact amount of corneal protrusion and position of the cone may improve the assessment of the progression of the disease, thus being helpful for indication of a penetrating keratoplasty.

Schlüsselwörter

Keratokonus - Hornhauttopographie - Dimensionen - Lokalisation

Key words

keratoconus - corneal topography - dimensions - localization