Corneal densitometry in keratoconus after cross-linking therapy

doi: 10.55342/szemhungarica.2022.159.4.163

Original Scientific Paper


Summary

Aim: A varying degree of anterior stromal haze can often be observed on the treated corneas after corneal cross-linking (CXL) therapy. The amount and exact location of the corneal haze can be determined objectively with the Pentacam HR densitometry software. In our study, we aimed to study the changes in corneal densitometric values after CXL treatment.
Methods: The 49 eyes of 49 keratoconus patients who underwent cross-linking treatment were examined with the Pentacam HR Scheimpflug device before and 1, 3, 6, and 12 months after CXL surgery. Densitometric grayscale units (GSU) were evaluated in the anterior 120 µm, central and posterior 60 µm layers, and in 4 concentric rings of the cornea.
Results: A statistically significant difference was observed between the pre- and postoperative densitometric values in the anterior, central and total layers of the cornea in the 0–2 and 2–6 mm concentric zones at all visits (p <0.05). In the 6–10 mm zone, a significant difference was found in the first and third months (p <0.05). The measured values were the highest in the first and third postoperative months and then showed a decreasing tendency.
Conclusion: Using the densitometry software, the structural changes caused by the CXL treatment can be detected in the central parts of the cornea even one year after the surgery.

ISSUE: Szemészet 159. évfolyam, 2022; 4. szám 163-167.

Összefoglaló

Célkitűzés: Cross-linking (CXL) kezelést követően gyakran figyelhető meg különböző mértékű elülső stromális homály (haze) a kezelt szaruhártyákon, amelynek mértéke és pontos elhelyezkedése a Pentacam HR denzitometriás szoftverével objektíven meghatározható. Vizsgálatunkban tanulmányozni kívántuk a cornealis denzitometriás értékek változását CXL-kezelést követően.
Módszerek: 49 keratoconus miatt cross-linking kezelésen átesett beteg 49 szemét vizsgáltuk Pentacam HR Scheimpflug készülékkel a műtét előtt, illetve azt követően 1, 3, 6 és 12 hónappal. A denzitometriás szürkeskálás értékeket (grey scale unit, GSU) a szaruhártya elülső 120 µm-es, a centrális és a hátulsó 60 µm-es rétegében és 4 koncentrikus gyűrűben értékeltük.
Eredmények: A pre-, és posztoperatív denzitometriás értékek között statisztikailag szignifikáns különbséget figyeltünk meg a cornea elülső, centrális és teljes rétegében a 0–2 és a 2–6 mm-es koncentrikus zónákban minden vizsgálati időpontban (p <0,05). A 6–10 mm-es zónában az első és a harmadik hónapban találtunk szignifikáns eltérést (p <0,05). A mért értékek az első és a harmadik posztoperatív hónapban voltak a legmagasabbak, majd csökkenő tendenciát mutattak. Következtetések: A denzitometriás szoftver segítségével a CXL-kezelés hatására kialakult strukturális változások egy évvel a műtétet követően is detektálhatók a szaruhártya centrális részeiben.

Keywords

keratoconus, cross-linking, densitometry, Pentacam

Kulcsszavak

keratoconus, cross-linking, denzitometria, Pentacam

Bevezetés

A keratoconus a szaruhártya gyakran kétoldali megjelenésű nem gyulladásos eredetű betegsége, amely a szaruhártya progresszív elvékonyodásához és előboltosulásához, így a látóélesség csökkenéséhez vezet (6). Az egyetlen ismert kezelés, amely a keratoconus progesszióját megállítja, a szaruhártya cross-linking (CXL) kezelése. A kezelés során UV-A fény és fotoszenzibilizáló riboflavin együttes alkalmazása hatására a szaruhártya kollagén rostjai között keresztkötések alakulnak ki. Ennek következtében a szaruhártya rigiditása a kezelést követően megnő (2). A kezelést elsőként Wollensak és munkatársai mutatták be 2003-ban (17). Azóta számos hosszú távú tanulmány bizonyította a CXL-kezelés biztonságosságát és hatékonyságát (1, 5, 10, 11, 14, 15).
A CXL-kezelést követően a szaruhártyában gyakran figyelhető meg finom elülső stromális homály (haze). E homályok mértékét és lokalizációját a Pentacam HR-készülék „backscattering = fényszóródás” jelenségen alapuló denzitometriás szoftverével pontosan mérni tudjuk (1. ábra). Jelen tanulmányunk célja a szaruhártyában megfigyelhető posztoperatív haze okozta denzitometriás változások vizsgálata volt keratoconus miatt CXL-kezelésen átesett betegeknél.

1. ábra: Az optikai denzitometriás mérés reprezentatív képe cross-linking kezelésen átesett betegnél pre- (A) és posztoperatív (B) állapotban. A szürkeskálás ábrán a szaruhártya en face és keresztmetszeti képei láthatók. A világosabb területek magasabb optikai denzitás értékeket jelölnek.

Módszerek

Retrospektív vizsgálatunkban progresszív keratoconus miatt 2017 és 2018 között CXL-kezelésen átesett 49 beteg 49 szemét vizsgáltuk, a férfi:nő arány 36:13, a betegek átlag­életkora 26,62±6,78 volt (min. = 14 év, max. = 38 év). Tanulmányunkból kizártunk minden olyan beteget, akik a műtétet megelőzően szemészeti sérülést szenvedtek vagy szaruhártya-gyulladáson estek át, illetve akiknél a szaruhártya vastagsága 400 µm alatt volt.

Műtéti technika

A bevont páciensek mindegyike a Drezdai protokoll alapján végzett konvencionális epi-off CXL-kezelésen esett át (17). Helyi érzéstelenítést (oxibuprocain, Benoxi®, Unimed Pharma, Bratislava, Slovakia) követően 8 mm-es átmérőben eltávolítottuk a szaruhártya hámrétegét. Ezt követően 30 percig 5 percenként 0,1%-os riboflavin oldatot (Medio-Haus Medizinprodukte GmbH, Rostock, Németország) cseppentettünk, amelyet a következő 30 percben az UV-A irradiáció (370±5 nm hullámhossz, 3 mW/cm 2 energiaintenzitás [CSO Vega CMB X Linker, CSO Scandicci, Firenze, Olaszország]) alatt is folytattunk. Pácienseink az első posztoperatív héten naponta 5 alkalommal antibiotikumtartalmú szemcseppet (5 mg/ml levofloxacin), majd az ezt követő négy hétben napi 4 alkalommal kortikoszteroid-tartalmú szemcseppet (1 mg/ml fluorometholon) használtak.
Szemészeti vizsgálatok
A Pentacam HR-készülék (Pentacam HR, Oculus Optikgeräte GmbH, Wetzlar, Germany) automata denzitometriás szoftverének segítségével mértük a szaruhártya optikai denzitását a műtét előtt, illetve azt követően 1, 3, 6 és 12 hónappal. A készülék négy koncentrikus zónában (0–2 mm; 2–6 mm; 6–10 mm; 10–12 mm) és három rétegben (elülső 120 µm, centrális réteg és hátulsó 60 µm) méri a szaruhártya optikai denzitását, amelyet szürkeskálás egységekben (grey scale unit, GSU) olvashatunk le egy 0–100-ig terjedő skálán (2. ábra).

2. ábra: A Pentacam készülékkel végezhető optikai denzitometriás mérés meghatározott zónáinak sémás ábrája en face (A) és keresztmetszeti képen (B)

Statisztikai elemzés

A statisztikai elemzést az IBM® SPSS® Statistics for Windows, version 25.0 (IBM Corp., Armonk, N.Y., USA) program segítségével végeztük. Kolmogorov–Smirnov-teszt se­gítségével megvizsgáltuk, hogy adataink eloszlása megfelel-e a normális eloszlásnak. A pre-, és a különböző vizsgálati időpontokban mért posztoperatív értékek összehasonlítását Wilcoxon-teszttel végeztük. Szignifikánsnak tekintettük a p <0,05 alatti értéket.

Eredmények

A 0–2 mm-es és a 2–6 mm-es zónák elülső és középső rétegét és teljes vastagságát tekintve minden posztoperatív vizsgálati időpontban szignifikánsan emelkedett denzitometriás értékeket találtunk a preoperatív értékkel összehasonlítva (p <0,05). A 6–10 mm-es zónában az első és a harmadik hónapban mért adatok mutattak szignifikáns emelkedést az elülső, a centrális és teljes rétegben (p <0,05). A legszélső, 10–12 mm-es zónában nem találtunk szignifikáns különbséget a kezdeti értékekhez viszonyítva (p >0,05). A legcentrálisabb, 0–2 mm-es zónában a harmadik hónapban, míg a 2–6 mm-es és a 6–10 mm-es zónákban az első hónapban mértük a legmagasabb értékeket, amelyet követően csökkenő tendenciát figyeltünk meg az adatok változásában (3. ábra).

3. ábra: A denzitometriás értékek (grey scale unit, GSU) változása a 0–2 mm-es (A), a 2–6 mm-es (B) és a 6–10 mm-es (C) zónákban. A denzitometriás adatok a centrális zónában a harmadik, míg a másik két zónában az első hónapnál mutatták a legmagasabb értékeket

 

A szaruhártya teljes elülső rétegében, valamint teljes vastagságában minden kontrollvizsgálat alkalmával szignifikánsan emelkedett értékeket találtunk (p <0,05). A középső réteg értékei az első, a harmadik és a hatodik hónapban szintén szignifikánsan magasabbak voltak (p <0,05), azonban a 12. hónapban már nem találtunk szignifikáns különbséget (p >0,05). A hátsó rétegben egyik vizsgált zónában sem találtunk szignifikáns eltérést egyik vizsgálati időpont alkalmával sem. A szaruhártya különböző területeiben mért denzitometriás értékeket az 1. táblázatban foglaltuk össze.

1. táblázat: A denztiometriás értékek a különböző vizsgálati időpontokban. *A 12. posztoperatív hónap értékeinek szignifikanciaszintje a kezdeti értékkel való összehasonlításkor. †Statisztikailag szignifikáns eltérés

Megbeszélés

Vizsgálatunkban a szaruhártya denzitometriás értékeinek CXL-műtétet követő változásait elemeztük 1 éves követési időtartam alatt.
A CXL-kezelés a keratoconus progressziójának megállításában hatékonyan alkalmazható, biztonságos műtéti beavatkozás. A műtét szövődményei ritkák, azonban a kezelést követően gyakran figyelhető meg különböző fokú, felhőszerű elülső stromális homály a szaruhártya centrális részében, főként az előrehaladottabb formák esetén (13).
Tanulmányunkban – a korábbi nemzetközi vizsgálatok eredményeivel összhangban – szignifikánsan emelkedett denzitometriás értékeket találtunk CXL-kezelést követően (3, 8, 12). A haze mértéke az első és a harmadik hónapban volt a legmagasabb, az ezt követő időszakban fokozatosan csökkent. Ez a tendencia összhangban áll korábbi in vivo konfokális mikroszkópos (IVCM) tanulmányok eredményeivel, miszerint a korai posztoperatív időszakban a szaruhártya transzparenciáját befolyásoló szerkezeti változások – pl. keratocyta-apoptózis vagy hiper­reflektív extracelluláris mátrix megjelenése – figyelhetők meg, amely elváltozások a szaruhártya-regenerálódási folyamataival fokozatosan eltűnnek (7).
Néhány korábbi hosszú távú, réslámpás vizsgálaton alapuló tanulmány szerint a CXL-indukált haze a műtétet követő harmadik hónap után fokozatosan elhalványul és a kezelt szaruhártya a 12. hónapra feltisztul (4, 16). Hasonló eredményt mutattak az IVCM-vizsgálattal végzett tanulmányok is (7). Jelen vizsgálatban azonban a denzitometriás értékek egy évvel a beavatkozást követően is szignifikánsan emelkedettek voltak a centrális zónák elülső és középső rétegeiben, jelezve a strukturális változások hosszú távú fennállását a szaruhártyában.
Ismert, hogy a CXL-kezelés a szaruhártya centrális részében hozzávetőlegesen 300 µm mélységben fejti ki hatását (9, 18). Ennek megfelelően, a koncentrikus zónák adatainak elemzése során kimutattuk, hogy a denzitometriás értékek emelkedése a kezelés területében (~8-9 mm-es átmérő), a centrális 0–2 mm, 2–6 mm és 6–10 mm-es zónákban volt megfigyelhető, míg a legszélső 10–12 mm-es körben változatlan értékeket kaptunk. Továbbá, a preoperatív értékhez viszonyítva az elülső és a középső rétegekben találtunk szignifikánsan emelkedett értékeket, azonban a hátsó réteg értékei nem mutattak jelentős eltérést a kezdeti állapothoz képest.

Következtetések

Összefoglalva eredményeinket el­mondható, hogy a Pentacam HR-készülék automata denzitometriás moduljával nyomon követhető a konvencionális CXL-műtétet követő posztoperatív haze mértékének változása. A traszparenciacsökkenést okozó strukturális változások egy évvel a műtétet követően is észlelhetők a szaruhártyában.

Nyilatkozat

A szerzők kijelentik, hogy eredeti közleményük megírásával kapcsolatban nem áll fenn velük szemben pénzügyi vagy egyéb lényeges összeütközés, összeférhetetlenségi ok, amely befolyásolhatja a közleményben bemutatott eredményeket, az abból levont következtetéseket vagy azok értelmezését.

Irodalom

1. Caporossi A, Mazzotta C, Baiocchi S, Caporossi T. Long-term results of riboflavin ultraviolet a corneal collagen cross-linking for keratoconus in Italy: the Siena eye cross study. Am J Ophthalmol 2010; 149: 585–593.
http://doi.org/10.1016/j.ajo.2009.10.021
2. Dias J, Diakonis VF, Kankariya VP, Yoo SH, Ziebarth NM. Anterior and posterior corneal stroma elasticity after corneal collagen crosslinking treatment. Exp Eye Res 2013; 116: 58–62.
http://doi.org/10.1016/j.exer.2013.07.028
3. Kim BZ, Jordan CA, McGhee CN, Patel DV. Natural history of corneal haze after corneal collagen crosslinking in keratoconus using Scheimpflug analysis. J Cataract Refract Surg 2016; 42: 1053–1059.
http://doi.org/10.1016/j.jcrs.2016.04.019
4. Koller T, Mrochen M, Seiler T. Complication and failure rates after corneal crosslinking. J Cataract Refract Surg 2009; 35: 1358–1362.
http://doi.org/10.1016/j.jcrs.2009.03.035
5. Kymionis GD, Grentzelos MA, Liakopoulos DA, Paraskevopoulos TA, Klados NE, Tsoulnaras KI, et al. Long-term follow-up of corneal collagen cross-linking for keratoconus--the Cretan study. Cornea 2014; 33: 1071–1079. http://doi.org/10.1097/ICO.0000000000000248
6. Mas Tur V, MacGregor C, Jayaswal R, O'Brart D, Maycock N. A review of keratoconus: Diagnosis, pathophysiology, and genetics. Surv Ophthalmol 2017; 62: 770–783. http://doi.org/10.1016/j.survophthal.2017.06.009.
7. Mazzotta C, Hafezi F, Kymionis G, Caragiuli S, Jacob S, Traversi C, et al. In Vivo Confocal Microscopy after Corneal Collagen Crosslinking. Ocul Surf 2015; 13: 298–314. http://doi.org/10.1016/j.jtos.2015.04.007
8. Nemeth G, Hassan J, Modis L, Jr., Hassan Z. Long-Term Changes in Backscattered Light Measurements in Keratoconus Corneas Treated with Collagen Cross-Linking. Curr Eye Res 2018; 43: 18–26.
http://doi.org/10.1080/02713683.2017.1377260
9. Ng AL, Chan TC, Cheng AC. Conventional versus accelerated corneal collagen cross-linking in the treatment of keratoconus. Clin Exp Ophthalmol 2016; 44: 8–14.
http://doi.org/10.1111/ceo.12571
10. O'Brart DP, Kwong TQ, Patel P, McDonald RJ, O'Brart NA. Long-term follow-up of riboflavin/ultraviolet A (370 nm) corneal collagen cross-linking to halt the progression of keratoconus. Br J Ophthalmol 2013; 97:433–437.
http://doi.org/10.1136/bjophthalmol-2012-302556
11. O'Brart DP, Patel P, Lascaratos G, Wagh VK, Tam C, Lee J, et al. Corneal Cross-linking to Halt the Progression of Keratoconus and Corneal Ectasia: Seven-Year Follow-up. Am J Ophthalmol 2015; 160: 1154–1163.
http://doi.org/10.1016/j.ajo.2015.08.023
12. Pircher N, Pachala M, Prager F, Pieh S, Schmidinger G. Changes in straylight and densitometry values after corneal collagen crosslinking. J Cataract Refract Surg 2015; 41: 1038–1043.
http://doi.org/10.1016/j.jcrs.2014.07.043
13. Raiskup F, Hoyer A, Spoerl E. Permanent corneal haze after riboflavin-UVA-induced cross-linking in keratoconus. J Refract Surg 2009; 25: S824–828. http://doi.org/10.3928/1081597X-20090813-12
14. Raiskup F, Theuring A, Pillunat LE, Spoerl E. Corneal collagen crosslinking with riboflavin and ultraviolet-A light in progressive keratoconus: ten-year results. J Cataract Refract Surg 2015; 41: 41–46.
http://doi.org/10.1016/j.jcrs.2014.09.033
15. Spoerl E, Hoyer A, Pillunat LE, Raiskup F. Corneal cross-linking and safety issues. Open Ophthalmol J 2011; 5: 14–16.
http://doi.org/10.2174/1874364101105010014
16. Wittig-Silva C, Chan E, Islam FM, Wu T, Whiting M, Snibson GR. A randomized, controlled trial of corneal collagen cross-linking in progressive keratoconus: three-year results. Ophthalmology 2014; 121: 812–821.
http://doi.org/10.1016/j.ophtha.2013.10.028
17. Wollensak G, Spoerl E, Seiler T. Riboflavin/ultraviolet-a-induced collagen crosslinking for the treatment of keratoconus. Am J Ophthalmol 2003; 135: 620–627.
http://doi.org/10.1016/s0002-9394(02)02220-1
18. Yam JC, Chan CW, Cheng AC. Corneal collagen cross-linking demarcation line depth assessed by Visante OCT After CXL for keratoconus and corneal ectasia. J Refract Surg 2012; 28: 475–481.
http://doi.org/10.3928/1081597X-20120615-03