Ранняя диагностика кератоконуса в клинической практике: возможности мультимодальной визуализации и биомеханической оценки роговицы
Ключевые слова:
кератоконус, кератотопография, Шаймпфлюг-томография, оптическая когерентная томография, конфокальная микроскопия, биомеханика роговицыАннотация
Цель. Оценить диагностическую информативность морфометрических, биомеханических и микроструктурных параметров и определить их значимость для раннего выявления и дифференциальной диагностики кератоконуса в рутинной практике.
Материал и методы. Проведен обзор литературы по применению кератотопографии (Пласидо), Шаймпфлюг-томографии, биомеханическим индексам (CBI, TBI, SSIv2), оптической когерентной томографии переднего сегмента (ASOCT) и конфокальной микроскопии in vivo (IVCM). Рассмотрены показатели диагностической точности, воспроизводимости измерений и ограничения применяемых параме тров.
Результаты. Пласидо-топография эффективна для первичного скрининга нерегулярности передней поверхности, но ограничена отсутствием данных о задней поверхности роговицы. Шаймпфлюг-томография обеспечивает трехмерную реконструкцию геометрии роговицы и обладает высокой диагностической точностью при манифестных формах кератоконуса; при субклинических формах требуется комплексная интерпретация показателей. Комбинированные индексы (TBI, CBI) демонстрируют более высокую чувствительность по сравнению с изолированными морфометрическими показателями, однако их прогностическая стабильность зависит от характеристик нормативных баз данных и алгоритмических особенностей. AS-ОCТ усиливает диагностику за счет эпителиального картирования и оценки пахиметрической динамики; IVCM имеет вспомогательную роль и преимущественно используется для анализа микроструктурных изменений и патофизиологических механизмов в исследовательском контексте.
Выводы. Оптимальная стратегия ранней диагностики кератоконуса предполагает поэтапную мультимодальную оценку: от морфометрического скрининга к функционально-структурной интеграции и последующему динамическому мониторингу на основе воспроизводимых изменений параметров. Необходимы проспективные многоцентровые исследования для унификации диагностических критериев, оценки межприборной воспроизводимости и независимой валидации интегральных индексов.
Библиографические ссылки
1. Бикбов М.М., Бикбова Г.М. Эктазии роговицы. М., 2011. Bikbov MM, Bikbova GM. Ektazii rogovicy. M., 2011. (In Russ.)
2. Aramberri J. Corneal Topography and Tomography. Intraocular Lens Calculations. Cham: Springer International Publishing, 2024.
3. Kanclerz P, Khoramnia R, Wang X. Current Developments in Corneal Topography and Tomography. Diagnostics (Basel). 2021;11(8): 1466. doi: 10.3390/diagnostics11081466
4. Matalia H, Swarup R. Imaging modalities in keratoconus. Indian J Ophthalmol. 2013;61(8): 394–400. doi: 10.4103/03014738.116058
5. Martin R. Cornea and anterior eye assessment with placido-disc keratoscopy, slit scanning evaluation topography and scheimpflug imaging tomography. Indian J Ophthalmol. 2018;66(3): 360–6. doi: 10.4103/ijo.IJO_850_17
6. Fan R, Chan TC, Prakash G, Jhanji V. Applications of corneal topography and tomography: a review. Clin Exp Ophthalmol. 2018;46(2): 133–46. doi: 10.1111/ceo.13136
7. Zhang X, Munir SZ, Sami Karim SA, Munir WM. A review of imaging modalities for detecting early keratoconus. Eye (Lond). 2021;35(1): 173–87. doi: 10.1038/s41433-020-1039-1
8. Williams BM, Borroni D, Liu R, et al. An artificial intelligence-based deep learning algorithm for the diagnosis of diabetic neuropathy using corneal confocal microscopy: a development and validation study. Diabetologia. 2020;63(2): 419–30. doi: 10.1007/s00125-019-05023-4
9. Ahmed SM. Corneal elevation topographic maps assessing different diseases detection: a review. Ain Shams Engineering Journal. 2024;1: 102292.
10. Deshmukh R., Basu S. Corneal Topography. Ophthalmic Diagnostics: Technology, Techniques, and Clinical Applications. Singapore: Springer Nature Singapore, 2024.
11. Maguire LJ, Singer DE, Klyce SD. Graphic presentation of computer-analyzed keratoscope photographs. Arch Ophthalmol. 1987;105(2): 223–30. doi: 10.1001/archopht.1987.01060020077033
12. Kuo AN, Cortina MS, Greiner MA, et al. Advanced Corneal Imaging in Keratoconus: A Report by the American Academy of Ophthalmology. Ophthalmology. 2024;131(1): 107–21. doi: 10.1016/j.ophtha.2023.07.030
13. Neuhann S, Schuh A, Krause D, et al. Comparison of variables measured with a Scheimpflug device for evaluation of progression and detection of keratoconus. Sci Rep. 2020;10(1): 19308. doi: 10.1038/s41598-020-76020-6
14. Shetty R, Rao H, Khamar P, et al. Keratoconus Screening Indices and Their Diagnostic Ability to Distinguish Normal From Ectatic Corneas.
14. 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: 140–8. doi: 10.1016/j.ajo.2017.06.031
15. Reddy JC, Rapuano CJ, Cater JR, et al. Comparative evaluation of dual Scheimpflug imaging parameters in keratoconus, early keratoconus, and normal eyes. J Cataract Refract Surg. 2014;40(4): 582–92. doi: 10.1016/j.jcrs.2013.08.061
16. Tunç U, Akbaş YB, Yıldırım Y, et al. Repeatability and reliability of measurements obtained by the combined Scheimpflug and Placido-disk tomography in different stages of keratoconus. Eye (Lond). 2021;35(8): 2213–20. doi: 10.1038/s41433-020-01238-7
17. Al Somali A, Najmi H, Alsawadi H, et al. Analysis of Scheimpflug Tomography Parameters for Detecting Subclinical Keratoconus in the Fellow Eyes of Patients with Unilateral Keratoconus in the Eastern Province of Saudi Arabia. Clin Ophthalmol. 2024;18: 277–87. doi: 10.2147/OPTH.S443027
18. Hashemi H, Doroodgar F, Niazi S, Khabazkhoob M, Heidari Z. Comparison of different corneal imaging modalities using artificial intelligence for diagnosis of keratoconus: a systematic review and meta-analysis. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2024;262(4): 1017–39. doi: 10.1007/s00417-023-06154-6
19. Owusu S, Zaabaar E, Kwarteng MA, et al. Scheimpflug-Derived Keratometric, Pachymetric and Pachymetric Progression Indices in the Diagnosis of Keratoconus: A Systematic Review and Meta-Analysis. Clin Ophthalmol. 2023;17: 3941–64. doi: 10.2147/OPTH.S436492
20. Zaabaar E, Kyei S, Parkson Brew MAA, et al. The utility of measures of anterior segment parameters of a Pentacam Scheimpflug tomographer in discriminating high myopic astigmatism from keratoconus. PLoS One. 2021;16(12): e0260648. doi: 10.1371/journal.pone.0260648
21. Salomão MQ, Hofling-Lima AL, Gomes Esporcatte LP, et al. The Role of Corneal Biomechanics for the Evaluation of Ectasia Patients. Int J Environ Res Public Health. 2020;17(6): 2113. doi: 10.3390/ijerph17062113
22. Wallace HB, Vellara HR, Gokul A, McGhee CNJ, Meyer JJ. Comparison of Ectasia Detection in Early Keratoconus Using Scheimpflug-Based Corneal Tomography and Biomechanical Assessments. Cornea. 2023;42(12): 1528–1535. doi: 10.1097/ICO.0000000000003273
23. Herber R, Hasanli A, Lenk J, et al. Evaluation of Corneal Biomechanical Indices in Distinguishing Between Normal, Very Asymmetric, and Bilateral Keratoconic Eyes. J Refract Surg. 2022;38(6): 364–72. doi: 10.3928/1081597X-20220601-01
24. Miao YY, Ma XM, Qu ZX, et al. Performance of Corvis ST Parameters Including Updated Stress-Strain Index in Differentiating Between Normal, Forme-Fruste, Subclinical, and Clinical Keratoconic Eyes. Am J Ophthalmol. 2024;258: 196–207. doi: 10.1016/j.ajo.2023.10.015
25. Flockerzi E, Vinciguerra R, Belin MW, et al. Correlation of the Corvis Biomechanical Factor with tomographic parameters in keratoconus. J Cataract Refract Surg. 2022;48(2): 215–21. doi: 10.1097/j.jcrs.00000000000000740
26. Koh S, Inoue R, Ambrósio R Jr, et al. Correlation Between Corneal Biomechanical Indices and the Severity of Keratoconus. Cornea. 2020;39(2): 215–21. doi: 10.1097/ICO.0000000000002129
27. Ren S, Xu L, Fan Q, Gu Y, Yang K. Accuracy of new Corvis ST parameters for detecting subclinical and clinical keratoconus eyes in a Chinese population. Sci Rep. 2021;11(1): 4962. doi: 10.1038/s41598-021-84370-y
28. Chen X. Screening of sensitive in vivo characteristics for early keratoconus diagnosis: a multicenter study. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2023:11; 1158299.
29. Razak N, Ali BM, Halim WH. Evaluation of Corneal Tomographic, Biomechanical and Pachymetric Characteristics in Patients With Keratoconus, Their First-Degree Relatives, and Normal Individuals. Cornea. 2022;10: 1097.
30. Sedaghat MR, Momeni-Moghaddam H, Roberts CJ, et al. Corneal biomechanical parameters in keratoconus eyes with abnormal elevation on the back corneal surface only versus both back and front surfaces. Sci Rep. 2021;11(1): 11971. doi: 10.1038/s41598-021-91263-7
31. Zhao Y, Shen Y, Yan Z, et al. Relationship Among Corneal Stiffness, Thickness, and Biomechanical Parameters Measured by Corvis ST, Pentacam and ORA in Keratoconus. Front Physiol. 2019;10: 740. doi: 10.3389/fphys.2019.00740
32. Yang Y, Pavlatos E, Chamberlain W, Huang D, Li Y. Keratoconus detection using OCT corneal and epithelial thickness map parameters and patterns. J Cataract Refract Surg. 2021;47(6): 759–66. doi: 10.1097/j.jcrs.000000000000498
33. Yücekul B, Dick HB, Taneri S. Systematic detection of keratoconus in OCT: corneal and epithelial thickness maps. J Cataract Refract Surg. 2022;48(12): 1360–5. doi: 10.1097/j.jcrs.00000000000000990
34. Pavlatos E, Chen S, Chamberlain W, Huang D, Li Y. Detection of Corneal Ectasia Using OCT Maps of Pachymetry and Posterior Surface Mean Curvature. J Refract Surg. 2022;38(8): 502–10. doi: 10.3928/1081597X-20220711-01
35. Kim KY, Lee S, Jeon YJ, Min JS. Anterior segment characteristics in normal and keratoconus eyes evaluated with a new type of swept-source optical coherence tomography. PLoS One. 2022;17(9): e0274071. doi: 10.1371/journal.pone.0274071
36. Sandali O, El Sanharawi M, Temstet C, et al. Fourier-domain optical coherence tomography imaging in keratoconus: a corneal structural classification. Ophthalmology. 2013;120(12): 2403–12. doi: 10.1016/j.ophtha.2013.05.027
37. Maeno S, Koh S, Inoue R, et al. Fourier Analysis on Irregular Corneal Astigmatism Using Optical Coherence Tomography in Various Severity Stages of Keratoconus. Am J Ophthalmol. 2022;243: 55–65. doi: 10.1016/j.ajo.2022.07.002
38. Hu L, Li Y, Liu Q, et al. Corneal Vertical and Horizontal Thickness Profiles Generated by UHR-OCT for Suspected and Subclinical Keratoconus Diagnosis. J Refract Surg. 2021;37(7): 438–45. doi: 10.3928/1081597X-20210330-01
39. Lu NJ, Koppen C, Ni Dhubhghaill S, et al. A Novel Optical Coherence Tomography-based Keratoconus Diagnostic Index Incorporating Stromal and Epithelial Features. J Refract Surg. 2025;41(8): e748–e59. doi: 10.3928/1081597X20250602-02
40. Бикбов М.М., Бикбова Г.М., Гарипова Е.М., Бикбулатова А.А., Усубов Э.Л. Анализ параметров оптической когерентной томографии и кератотопографии в оценке результатов имплантации интрастромальных роговичных колец при кератоконусе. Точка зрения. Восток–Запад. 2014;1: 31.
Bikbov MM, Bikbova GM, Garipova EM, Bikbulatova AA, Usubov EL. Analysis of optical coherence tomography and keratotopography parameters in evaluation of intrastromal corneal ring segments implantation results in keratoconus. Point of view. East–West. 2014;1: 31. (In Russ.)
41. Gokul A, Vellara HR, Patel DV. Advanced anterior segment imaging in keratoconus: a review. Clin Exp Ophthalmol. 2018;46(2): 122–32. doi: 10.1111/ceo.13108
42. Teo AWJ, Mansoor H, Sim N, Lin MT, Liu YC. In Vivo Confocal Microscopy Evaluation in Patients with Keratoconus. J Clin Med. 2022;11(2): 393. doi: 10.3390/jcm11020393
43. Бикбов М.М., Суркова В.К. Метод перекрестного связывания коллагена роговицы при кератоконусе. Обзор литературы. Офтальмология. 2014;3: 13–9.
Bikbov MM, Surkova VK. Corneal collagen crosslinking for keratoconus. A review. Ophthalmology in Russia. 2014;3: 13–9. (In Russ.)
44. Zhang X, Munir SZ, Sami Karim SA, Munir WM. A review of imaging modalities for detecting early keratoconus. Eye (Lond). 2021;35(1): 173–87. doi: 10.1038/s41433-020-1039-1
45. Ozgurhan EB, Kara N, Yildirim A, et al. Evaluation of corneal microstructure in keratoconus: a confocal microscopy study. Am J Ophthalmol. 2013;156(5): 885–93.e2. doi: 10.1016/j.ajo.2013.05.043
46. Alvani A. et al. Post-LASIK ectasia versus keratoconus: an in vivo confocal microscopy study. Cornea. 2020;8: 1006–12.
