Published September 20, 2021 | Version v1
Publication Open

Application of a scheimpflug-based biomechanical analyser and tomography in the early detection of subclinical keratoconus in chinese patients

Creators

  • 1. Peking University
  • 2. Peking University Third Hospital

Description

Abstract Background In vivo corneal biomechanics evaluation has been used to help screen early keratoconus in recent years. This study is to evaluate the value of a Scheimpflug-based biomechanical analyser combined with tomography in detecting subclinical keratoconus by distinguishing normal eyes from frank keratoconus (KC) and forme frusta keratoconus (FFKC) eyes in Chinese patients. Methods Study design: diagnostic test. This study included 31 bilateral frank keratoconus patients, 27 unilateral clinically manifesting keratoconus patients with very asymmetric eyes, and 79 control subjects with normal corneas. Corneal morphological and biomechanical parameters were measured using a Pentacam HR and a Corvis ST (OCULUS, Wetzlar, Germany). The diagnostic ability of computed parameters reflecting corneal biomechanical and morphological traits [including the Belin-Ambrósio deviation index (BAD_D), the Corvis biomechanical index (CBI) and the tomographic and biomechanical index (TBI)] was determined using receiver operating characteristic (ROC) curve analysis and compared by the DeLong test. Additionally, the area under the curve (AUC), the best cut-off values, and the Youden index for each parameter were reported. A novel corneal stiffness parameter, the stress-strain index (SSI), was also compared between KC, FFKC and normal eyes. Results Every morphological and biomechanical index analysed in this study was significantly different among KC, FFKC and normal eyes ( P = 0.000). The TBI was most valuable in detecting subclinical keratoconus (FFKC eyes), with an AUC of 0.928 ( P = 0.000), and both forms of corneal ectasia (FFKC and frank KC eyes), with an AUC of 0.966 ( P = 0.000). The sensitivity and specificity of the TBI was 97.5 and 77.8 % in detecting FFKC and 97.5 and 89.7 % in detecting any KC, respectively, with a cut-off value of 0.375. The morphological index BAD_D and the biomechanical index CBI were also very useful in distinguishing eyes with any KC from normal eyes, with AUCs of 0.965 and 0.934, respectively. The SSI was significantly different between KC, FFKC and normal eyes ( P = 0.000), indicating an independent decrease in corneal stiffness in KC eyes. Conclusions The combination of a Scheimpflug-based biomechanical analyser and tomography could increase the accuracy in detecting subclinical keratoconus in Chinese patients. The TBI was the most valuable index for detecting subclinical keratoconus, with a high sensitivity and specificity. Evaluation of corneal biomechanical properties in refractive surgery candidates could be helpful for recognizing potential keratoconic eyes and increasing surgical safety.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم استخدام تقييم الميكانيكا الحيوية للقرنية في الجسم الحي للمساعدة في فحص القرنية المخروطية المبكرة في السنوات الأخيرة. تهدف هذه الدراسة إلى تقييم قيمة المحلل الميكانيكي الحيوي القائم على Scheimpflug جنبًا إلى جنب مع التصوير المقطعي في الكشف عن القرنية المخروطية دون السريرية من خلال تمييز العيون الطبيعية عن القرنية المخروطية الصريحة (KC) وعين القرنية المخروطية المحبطة (FFKC) في المرضى الصينيين. الأساليب تصميم الدراسة: الاختبار التشخيصي. شملت هذه الدراسة 31 مريضًا بالقرنية المخروطية الصريحة الثنائية، و 27 مريضًا بالقرنية المخروطية أحادي الجانب يظهرون سريريًا بعيون غير متماثلة للغاية، و 79 شخصًا خاضعًا للرقابة مع قرنيات طبيعية. تم قياس المعلمات المورفولوجية والميكانيكية الحيوية للقرنية باستخدام بنتاكام HR و كورفيس إس تي (أوكولوس، ويتزلار، ألمانيا). تم تحديد القدرة التشخيصية للمعلمات المحسوبة التي تعكس السمات الميكانيكية الحيوية والمورفولوجية للقرنية [بما في ذلك مؤشر انحراف بيلين- أمبروسيو (BAD_D)، ومؤشر كورفيس الميكانيكي الحيوي (CBI) والمؤشر المقطعي والميكانيكي الحيوي (TBI)] باستخدام تحليل منحنى خاصية تشغيل المستقبل (ROC) ومقارنتها باختبار ديلونغ. بالإضافة إلى ذلك، تم الإبلاغ عن المنطقة تحت المنحنى (AUC)، وأفضل قيم القطع، ومؤشر يودن لكل معلمة. كما تمت مقارنة معامل صلابة القرنية الجديد، وهو مؤشر الإجهاد والإجهاد (SSI)، بين KC و FFKC والعيون الطبيعية. النتائج كان كل مؤشر مورفولوجي وبيوميكانيكي تم تحليله في هذه الدراسة مختلفًا بشكل كبير بين KC و FFKC والعيون الطبيعية ( P = 0.000). كان إصابات الدماغ الرضية أكثر قيمة في الكشف عن القرنية المخروطية تحت السريرية (عيون FFKC)، مع AUC 0.928 ( P = 0.000)، وكلا الشكلين من توسع القرنية (FFKC وعيون KC الصريحة)، مع AUC 0.966 ( P = 0.000). كانت حساسية وخصوصية إصابات الدماغ الرضية 97.5 و 77.8 ٪ في الكشف عن FFKC و 97.5 و 89.7 ٪ في الكشف عن أي KC، على التوالي، مع قيمة قطع 0.375. كما كان المؤشر المورفولوجي BAD_D والمؤشر الميكانيكي الحيوي CBI مفيدًا جدًا في تمييز العيون مع أي KC عن العيون العادية، مع AUCs من 0.965 و 0.934، على التوالي. كان مؤشر SSI مختلفًا بشكل كبير بين KC و FFKC والعيون الطبيعية ( P = 0.000)، مما يشير إلى انخفاض مستقل في تصلب القرنية في عيون KC. الاستنتاجات يمكن أن يؤدي الجمع بين المحلل الميكانيكي الحيوي القائم على Scheimpflug والتصوير المقطعي إلى زيادة الدقة في الكشف عن القرنية المخروطية دون السريرية لدى المرضى الصينيين. كان مؤشر إصابات الدماغ الرضية هو المؤشر الأكثر قيمة للكشف عن القرنية المخروطية دون السريرية، مع حساسية عالية وخصوصية. يمكن أن يكون تقييم الخصائص الميكانيكية الحيوية للقرنية في المرشحين للجراحة الانكسارية مفيدًا في التعرف على عيون القرنية المخروطية المحتملة وزيادة السلامة الجراحية.

Translated Description (French)

Résumé Contexte L'évaluation de la biomécanique cornéenne in vivo a été utilisée pour aider au dépistage précoce du kératocône au cours des dernières années. Cette étude vise à évaluer la valeur d'un analyseur biomécanique basé sur Scheimpflug combiné à la tomographie dans la détection du kératocône subclinique en distinguant les yeux normaux du kératocône franc (KC) et des yeux de forme frusta kératocône (FFKC) chez les patients chinois. Méthodes Conception de l'étude : test de diagnostic. Cette étude comprenait 31 patients atteints de kératocône franc bilatéral, 27 patients atteints de kératocône à manifestation clinique unilatérale avec des yeux très asymétriques et 79 sujets témoins avec des cornées normales. Les paramètres morphologiques et biomécaniques cornéens ont été mesurés à l'aide d'un Pentacam HR et d'un Corvis ST (OCULUS, Wetzlar, Allemagne). La capacité diagnostique des paramètres calculés reflétant les traits biomécaniques et morphologiques de la cornée [y compris l'indice de déviation Belin-Ambrósio (BAD_D), l'indice biomécanique de Corvis (CBI) et l'indice tomographique et biomécanique (TBI)] a été déterminée à l'aide de l'analyse de la courbe des caractéristiques de fonctionnement du récepteur (roc) et comparée par le test DeLong. De plus, l'aire sous la courbe (ASC), les meilleures valeurs seuils et l'indice de Youden pour chaque paramètre ont été rapportés. Un nouveau paramètre de rigidité cornéenne, l'indice de contrainte-déformation (SSI), a également été comparé entre KC, FFKC et les yeux normaux. Résultats Chaque indice morphologique et biomécanique analysé dans cette étude était significativement différent entre KC, FFKC et yeux normaux ( P = 0,000). Le TCC était le plus utile dans la détection du kératocône subclinique (yeux FFKC), avec une ASC de 0,928 ( P = 0,000), et des deux formes d'ectasie cornéenne (yeux FFKC et KC francs), avec une ASC de 0,966 ( P = 0,000). La sensibilité et la spécificité du TCC étaient respectivement de 97,5 et 77,8 % pour la détection de FFKC et de 97,5 et 89,7 % pour la détection de tout KC, avec une valeur seuil de 0,375. L'indice morphologique BAD_D et l'indice biomécanique CBI ont également été très utiles pour distinguer les yeux avec n'importe quel KC des yeux normaux, avec des ASC de 0,965 et 0,934, respectivement. Le SSI était significativement différent entre KC, FFKC et les yeux normaux ( P = 0,000), indiquant une diminution indépendante de la raideur cornéenne dans les yeux KC. Conclusions La combinaison d'un analyseur biomécanique basé sur Scheimpflug et d'une tomographie pourrait augmenter la précision de la détection du kératocône subclinique chez les patients chinois. Le TCC était l'indice le plus précieux pour la détection du kératocône subclinique, avec une sensibilité et une spécificité élevées. L'évaluation des propriétés biomécaniques de la cornée chez les candidats à la chirurgie réfractive pourrait être utile pour reconnaître les yeux kératoconiques potentiels et augmenter la sécurité chirurgicale.

Translated Description (Spanish)

Antecedentes La evaluación biomecánica corneal in vivo se ha utilizado para ayudar a detectar el queratocono temprano en los últimos años. Este estudio tiene como objetivo evaluar el valor de un analizador biomecánico basado en Scheimpflug combinado con tomografía para detectar el queratocono subclínico mediante la distinción de los ojos normales del queratocono franco (KC) y el queratocono forme frusta (FFKC) en pacientes chinos. Métodos Diseño del estudio: prueba diagnóstica. Este estudio incluyó 31 pacientes con queratocono franco bilateral, 27 pacientes con queratocono de manifestación clínica unilateral con ojos muy asimétricos y 79 sujetos de control con córneas normales. Los parámetros morfológicos y biomecánicos de la córnea se midieron utilizando un Pentacam HR y un Corvis ST (OCULUS, Wetzlar, Alemania). La capacidad diagnóstica de los parámetros calculados que reflejan los rasgos biomecánicos y morfológicos de la córnea [incluido el índice de desviación Belin-Ambrósio (BAD_D), el índice biomecánico de Corvis (CBI) y el índice tomográfico y biomecánico (TBI)] se determinó mediante el análisis de la curva de características operativas del receptor (Roc) y se comparó mediante la prueba DeLong. Además, se informó el área bajo la curva (AUC), los mejores valores de corte y el índice de Youden para cada parámetro. También se comparó un nuevo parámetro de rigidez corneal, el índice de tensión-deformación (SSI), entre KC, FFKC y ojos normales. Resultados Cada índice morfológico y biomecánico analizado en este estudio fue significativamente diferente entre KC, FFKC y ojos normales ( P = 0.000). El TCE fue más valioso en la detección de queratocono subclínico (ojos FFKC), con un AUC de 0,928 ( P = 0,000), y ambas formas de ectasia corneal (ojos FFKC y KC franco), con un AUC de 0,966 ( P = 0,000). La sensibilidad y especificidad del TBI fue de 97.5 y 77.8% en la detección de FFKC y de 97.5 y 89.7% en la detección de cualquier KC, respectivamente, con un valor de corte de 0.375. El índice morfológico BAD_D y el índice biomecánico CBI también fueron muy útiles para distinguir los ojos con cualquier KC de los ojos normales, con AUC de 0.965 y 0.934, respectivamente. El SSI fue significativamente diferente entre KC, FFKC y ojos normales ( P = 0.000), lo que indica una disminución independiente de la rigidez corneal en los ojos KC. Conclusiones La combinación de un analizador biomecánico basado en Scheimpflug y una tomografía podría aumentar la precisión en la detección del queratocono subclínico en pacientes chinos. El TBI fue el índice más valioso para detectar el queratocono subclínico, con una alta sensibilidad y especificidad. La evaluación de las propiedades biomecánicas de la córnea en candidatos a cirugía refractiva podría ser útil para reconocer posibles ojos queratocónicos y aumentar la seguridad quirúrgica.

Files

s12886-021-02102-2.pdf

Files (1.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:11aadfdf984406528352666e96bf91a6
1.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تطبيق محلل بيوميكانيكي قائم على التخطيطات والتصوير المقطعي في الكشف المبكر عن القرنية المخروطية دون السريرية في المرضى الصينيين
Translated title (French)
Application d'un analyseur biomécanique à base de scheimpflug et d'une tomographie dans la détection précoce du kératocône subclinique chez les patients chinois
Translated title (Spanish)
Aplicación de un analizador biomecánico basado en scheimpflug y tomografía en la detección temprana de queratocono subclínico en pacientes chinos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3111594306
DOI
10.1186/s12886-021-02102-2

Is supplement to
https://openalex.org/W984084103 (Other)
https://openalex.org/W757016915 (Other)
https://openalex.org/W4312057473 (Other)
https://openalex.org/W4303423914 (Other)
https://openalex.org/W3032667539 (Other)
https://openalex.org/W2978402652 (Other)
https://openalex.org/W2487535363 (Other)
https://openalex.org/W2068085639 (Other)
https://openalex.org/W2052551923 (Other)
https://openalex.org/W1980442885 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1593460714
  • https://openalex.org/W1995769675
  • https://openalex.org/W1998620387
  • https://openalex.org/W2016121962
  • https://openalex.org/W2018222929
  • https://openalex.org/W2021800919
  • https://openalex.org/W2032251265
  • https://openalex.org/W2065987595
  • https://openalex.org/W2104804236
  • https://openalex.org/W2120492135
  • https://openalex.org/W2319524494
  • https://openalex.org/W2328176404
  • https://openalex.org/W2559749448
  • https://openalex.org/W2724792553
  • https://openalex.org/W2725383073
  • https://openalex.org/W2728958029
  • https://openalex.org/W2736995776
  • https://openalex.org/W2779759245
  • https://openalex.org/W2793075710
  • https://openalex.org/W2807575295
  • https://openalex.org/W2884742928
  • https://openalex.org/W2889773865
  • https://openalex.org/W2904370921
  • https://openalex.org/W2938936836
  • https://openalex.org/W2945794815
  • https://openalex.org/W2952654662
  • https://openalex.org/W2962721094
  • https://openalex.org/W2988973133
  • https://openalex.org/W3048847474
  • https://openalex.org/W4239951529
  • https://openalex.org/W94146994