Tomography-based圆锥形角膜唐氏综合症患者的定义

背景

评估的诊断能力Pentacam人力资源(眼睛Optikgerate, GmbH是一家,位于德国)层析指数判别圆锥形角膜(KC)和KC怀疑;在10 - 30岁的唐氏综合症患者(DS)。

方法

在这项研究中,DS患者登记通过特殊需要学校、全国唐氏综合症协会和有关非营利组织。由两名有经验的专家独立诊断了。四十Pentacam指数与角膜厚度、体积、密度、角膜散光计,权力,形状,提取畸变和海拔。对于每一个指数,KC和;诊断的准确性是评价使用判别分析和接受者操作特征曲线下的面积(AUROC)。从每个报名的情况下,只有一只眼进入的数据分析。

结果

分析数据来自25 KC, 46;,和154年non-ectatic DS的眼睛。最好的判别KC是前高阶像差的话(HOA)(截止> 0.643,AUROC = 0.879),后垂直昏迷(截止> 0.0702μm AUROC = 0.875),前垂直昏迷(截止> 0.4124μm AUROC = 0.868),阿华和总(截止> 0.608,AUROC = 0.867)。AUROCs之间的差异没有统计学意义(所有P> 0.05)。为;,最好的判别是最低角膜厚度(截止≤480.0μm AUROC = 0.775),角膜体积(截止≤55.3μm AUROC = 0.727)和贝林(display-total偏差(BAD-D)(截止> 2.23,AUROC = 0.718)和AUROCs之间无显著差异(P> 0.05)。

结论

在这个示例的DS患者,最好KC鉴别器是阿花和昏迷显示良好的诊断能力。;、最佳预测指标是最低角膜厚度、角膜体积,BAD-D较良好的诊断能力。定义一组新的DS KC诊断标准的患者建议。

圆锥形角膜(KC)是一种退行性炎症性角膜病变(1)通常与逐渐变薄和趋陡的角膜2]。先进技术和三维评估角膜大大增强我们的能力来检测KC甚至KC嫌疑人(;)。角膜地形是目前一个重要的诊断工具,及其结合pachymetry和评估角膜刚度提高了诊断的准确性(3,4,5]。然而,诊断;仍然是复杂的和不确定的。有几个KC-related指数和分类,特别是确定情况下在早期阶段,但它可以为临床医生考虑是一个挑战。促进这一过程中,人工智能方法(例如,计算机辅助诊断和人工神经网络)的方法已被开发,但KC和;仍然具有挑战性的诊断(6]。

角膜在唐氏综合症(DS)有不同的结构,和DS患者薄和陡峭的眼角膜7)相比,性格正常的个体。另一方面,屈光不正的患病率在DS可高达76.2%8]。因此,诊断KC的人口不仅是更具挑战性,但也很重要,因为它影响屈光手术筛选。KC的报道流行DS范围从0%9)到21.1% (10]。这种差异,除了年龄和遗传倾向,可以是由于诊断标准。考虑到这些不确定性诊断,KC-compatible这个词被用来描述发现,它已被证明,71.3%的DS患者可能发现暗示KC [11]。由于缺乏关于这个主题的文献,本研究的目的是为了定义区分KC的诊断标准;从non-ectatic DS患者的角膜。

本研究使用的数据研究,10 - 30岁的努尔DS患者眼科医院在德黑兰,伊朗。研究的方法被描述在别处(12]。250年短暂,DS患者通过特殊需要学校、全国唐氏综合症协会及相关非营利组织,和225年被DS-KC录取,DS-KCS, DS比较(DS-C)组。入选标准是诊断DS和10年的最低年龄。排除标准是任何伴随的精神疾病,如自闭症或Klinefelter综合症。正常的控制(NC)组,200名正常受试者(性格)年龄和性别相匹配的正常情况下呈现的视觉检查(113例)和屈光手术候选人展示他们第一次检查会话(87例)。对于这份报告,我们排除病例史的眼部手术由于其可能对角膜测量指标的影响。

道德的考虑

批准本研究获得伦理委员会的德黑兰大学医学科学院(ID: 1397.091)。研究遵循赫尔辛基宣言的原则在所有阶段。在入学之前,研究的目标和方法向DS的正常组织和父母解释病人和书面同意。所有病例3 DS组,从他们的父母/监护人知情同意了,和参与者被要求口头同意任何程序之前。

考试

报名参加者完成眼科检查包括裂隙灯活组织镜检查(Haag-Streit、Koniz、瑞士),视力测试使用sc - 2000图(日本东京Nidek有限公司),视网膜检影法用海涅β200 ParaStop(海涅Optotechnik、Herrsching、德国)和成像Pentacam(眼睛Optikgerate GmbH是一家,位于德国)。所有Pentacam成像是由一个熟练的验光师在8点和中午12点之间。成像是重复的,如果有必要,直到一个可接受的质量(最低有效数据:93.0%)收购。如果需要超过3次,另外一个约会原定于2 - 3天后,为了避免参与者疲劳和测量误差。

从出口Pentacam数据,以下40指数被用于这项研究:

1. 1)

   措施的角膜厚度、体积和密度:最低(MCT)角膜厚度,最大厚度(著名的关系(ART-max),角膜体积,在经历直径和总密度;

2. 2)

   角膜散光计和角膜形状:最大角膜散光计在中央3毫米(Ksteep),最低在中央角膜散光计3毫米(Kflat),最大角膜散光计8毫米(Kmax),中部最大角膜散光计3毫米区域的最大点(ZKmax),前曲率半径集中在最薄点(弧),后曲率半径集中在最薄点(中华人民共和国),表面指数方差(ISV),纵向不对称指数(IVA),圆锥形角膜指数(KI),中心圆锥形角膜指数,指数高度不对称,高度偏心指数(IHD) inferior-superior不对称(is价值),角膜屈光总功率的平均值在2到8毫米(意味着TCRP),前非球面性,后非球面性,和总非球面性(核反应能量);

3. 3)

   角膜畸变的措施:前垂直昏迷,后垂直昏迷,昏迷前水平,后水平昏迷,前总昏迷,后昏迷,昏迷,前球面像差(SA),后SA总SA,前高阶像差的话(HOA),阿华后,阿华和总;

4. 4)

   角膜高度的措施:前海拔最薄点(AE-Thin),后在薄点高程(PE-Thin),前在顶端(AE-Apex),海拔和顶点后标高(PE-Apex);

5. 5)

   的贝林(display-total偏差(BAD-D)。

定义

诊断KC和独立;是由两名有经验的专家根据临床和paraclinical标准所描述的其他地方(13]。临床标准包括老李的迹象,沃格特的条纹,弗莱舍的戒指,顶端变薄或Rizutti的迹象14)和层析标准Kmax > 48.0度(D) (15],ART-max < 339μm [16),is值> 1.4 D [17],BAD-D > 1.6 [18),后标高。那些DS-KC例有临床症状和两个以上的异常断层扫描标准。DS-KCS组患者没有临床发现异常,最多两个断层异常标准。其他情况下被分配到DS-C组。从每一种情况下,数据只有一只眼进入的分析。当同伴的眼睛符合同一组的标准,右眼被录取。在单方面的正常情况下,眼睛;或KC是登记。KC为例,一只眼睛;另一方面,KC的眼睛被录取。

统计分析

使用SPSS统计分析进行版本21(美国、IBM公司,纽约Armonk)和MedCalc版本18.9.1 (MedCalc软件,奥斯坦德,比利时)。消除眼睛的相关性的影响,使用数据从每个主题只有一个眼睛。首先,变量可以歧视DS-KC和DS-KCS DS-C被确定使用分析交叉验证(LOOCV)技术。判别分析是用于选择最佳的预测,确定和准确性的百分比情况下正确分类。每个参数的区别的能力是评估使用接受者操作特征(ROC)曲线。对于每个参数,曲线下的面积(AUROC)计算,和敏感性和特异性值基于最大Youden指数的测定。最后,鉴于AUROCs的非参数分布,我们应用DeLong et al。AUROCs的方法进行两两比较,比较诊断测试的性能。0.90 - -1.00的AUROC代表优秀的歧视,0.80 - -0.89被认为是好,0.70 - -0.79是公平的,0.60 - -0.69被认为是穷人,和0.50 - -0.59被解释为非常贫穷的歧视19]。达标DS-KC比较测定值与DS-C组和DS-KCS团体。性格NC组中的值进行了综述,说明之间的差异non-ectatic DS-C组与正常样本。

数据从25 DS-KC眼睛,46 DS-KCS眼睛,154 DS-C眼睛,200性格NC组的眼睛。相比DS-C组(16.73±4.70年),平均年龄为16.56±4.22年DS-KC集团(P= 0.852)和18.06±4.71年DS-KCS组(P= 0.097)。虽然相比DS-C组(55.2%),有小比例的女性DS-KC (44.0%,P= 0.257)和DS-KCS组(45.8%,P= 0.298),这些差异并不显著。

平均年龄(17.20±4.36年,P= 0.344)和比例的女性(49.5%,P= 0.394)数控组DS-C组在统计学上没有显著不同。数控和DS-C团体之间的单向方差分析显示显著差异变量除了圆柱错误。背景信息的四个学习小组总结表1。

圆锥形角膜

在判别分析,DS-KC和DS-C组之间的差异具有统计学意义指数(所有P< 0.05),除了角膜体积,后非球面性,前,后,和总SA。日志的差异决定因素与(P< 0.001)。日志因素相对DS-KC和DS-C团体之间的相似,尽管盒子是M拒绝平等协方差矩阵的假设,测试的样本量足够健壮。在判别函数,典型相关系数为0.740,但结构矩阵显示20重要预测因子:垂直昏迷前(0.609),总垂直昏迷(0.586),后垂直昏迷(0.567),IVA(0.526),阿华前(0.521),ISV(0.513),阿华总(0.512),KI (0.470), is值(0.437),胆道(0.425),ZKmax (0.410), Kmax (0.407), BAD-D(0.405),电弧(−0.388),中华人民共和国(−0.381),AE-Thin(0.366),昏迷前水平(0.359),总水平昏迷(0.356),PE-Thin(0.321),和Ksteep (0.310)。所有其他指标显示弱相关性与每个判别函数(≤0.3)。交叉验证表显示,95.30%正确的分类(84.21%为DS-C DS-KC和96.05)。图1显示了DS-KC判别分数的分布和DS-C组。

表2介绍了AUROC和20的敏感性和特异性指标的区分DS-KC DS-C病例。基于AUROC分类,最好的鉴别器按照降序排列的11个指标前、后垂直昏迷,昏迷前垂直,阿华总,总垂直昏迷,is价值,IVA, ISV, IHD, KI, BAD-D。在这些好鉴别器,AUROC差异前、肥厚性骨关节病变与肺部转移,前垂直昏迷,后垂直昏迷未达到统计上的显著水平(所有P> 0.05)。弧、中华人民共和国ZKmax Kmax,前水平昏迷,总水平昏迷,和Ksteep公平鉴别器。在公平的鉴别器,只有AUROC Ksteep和电弧之间的差异(P= 0.0095),ZKmax (P= 0.0016)和Kmax (P= 0.0079)都具有统计学意义。

圆锥形角膜怀疑

在判别分析,DS-KCS和DS-C组之间的差异具有统计学意义Kflat,弧,MCT,角膜体积,ART-max, IVA, KI, IHD, is价值,BAD-D, AE-Thin,前垂直昏迷,昏迷后垂直,垂直昏迷(总P< 0.05)。日志因素DS-KCS和DS-C团体之间非常相似,尽管盒子是M拒绝平等协方差矩阵的假设,测试的样本量足够健壮。尽管典型相关系数为0.726,威尔的λ显示重要的判别函数(P< 0.001)。在结构矩阵,只有特定的三个指标(−0.579),角膜卷(−0.430),和BAD-D(0.318)是重要的预测因素。所有其他指标显示弱相关性与每个判别函数(≤0.3)。交叉验证表显示,85.30%正确分类DS-C DS-KCS(78.79%和86.58%)。图2显示了DS-C判别分数的分布和DS-KCS组。

表3显示了AUROC和这些指标的敏感性和特异性DS-C区分DS-KCS情况下。基于AUROC分类,最好的鉴别器按照降序排列的三个指标MCT,角膜体积,和BAD-D;所有三个显示公平的歧视能力没有显著差异。

主要判别指标的平均值在四个学习小组总结表中4。

几项研究已经报道的患病率和发病率KC可变利率DS患者,这可能是由于缺少标准KC诊断标准在DS (11]。在这项研究中(表1和4DS-C集团)不同于年龄和准确性性格NC组。总的来说,这些发现表明,厚度变量可用于诊断;而昏迷指数和折光不对称更好为KC DS患者的诊断指标。表5比较建议截止值及其敏感性和特异性水平前、后垂直昏迷,昏迷前垂直,总KC肥厚性骨关节病变与肺部转移的诊断和其特定的DS患者诊断;本研究性格的年轻患者相比其他研究。

角膜厚度,两项研究[7,26]显示厚角膜DS患者相比性格的人口。相比之下,阿斯兰等。10]报道薄角膜和建议厚度的措施可能会增加KC DS患者早期诊断的准确性。在我们的研究(27),角膜厚度与Pentacam评估从中心到边缘,和厚度值DS-C患者低所有的角膜段相比性格NC组。检查角膜厚度指数的诊断能力性格正常的受试者,Muftuoglu et al。23)到达结果类似于我们发现厚度指数为印版的公平鉴别器frust KC (FFKC)。其特定的截止值他们建议512μm检测FFKC特异性水平的58%。DS的样品在我们的研究中,虽然AUROC差异MCT,角膜体积,和BAD-D并不重要,未经中华人民共和国交通部有最好的特异性(90.91%)和准确性(85.15%)的区分DS-KCS DS-C截止480μm。然而,厚度测量显示DS-KC诊断能力弱。

Keratometric指数已经提出有良好和优秀的诊断能力区分KC [28和;23从正常的性格人群的眼角膜。在这项研究中,然而,这些指标很穷,很穷在检测;DS患者。样本人口的研究中,中央周边keratometric指数表示陡眼角膜DS-C情况下相比NC组(29日]。这种差异显著减少这些指数的诊断能力,特别是Kmax,温和的情况下。但对于DS-KC,他们执行公平鉴别器。在这组指标,折光不对称指数检测到KC比角膜的斜率。因此,IVA, is价值,IHD, ISV相似或更好的辨别能力比K值。

在我们的研究中,在畸变前,阿花,阿华总,前垂直昏迷,后垂直昏迷在KC的诊断诊断最高权力,都是同样的好鉴别器。在人口性格,Saad Gatinel [30.]表明,总昏迷衡量FFKC门诊部当扫描是一个公平的鉴别器和一个优秀的鉴别器KC。Hashemi et al。31日)也报道了三阶垂直昏迷的诊断是一个公平的鉴别器;性格的学科,和一个优秀的临床KC鉴别器。而昏迷可以作为诊断参数KC在DS患者中,与其他指标,其诊断能力较低在DS患者相比性格科目。

性格的样品中,海拔指标出现更高的敏感性和特异性检测早期KC比其他指标衡量Pentacam [32),建议有优秀的歧视权力KC [28,33,34]。然而,在我们的样例的DS患者,海拔指标诊断能力差;AE-Thin充其量是一个可怜的鉴频器;和AE-Apex公平鉴别器KC。因此,海拔指标似乎不那么DS患者的预测。

本研究的局限性之一是小样本大小KC组,这是由于有限的DS患者总样本的研究。因此,我们不能根据KC严重性进行亚组分析。同时,由于这种限制,我们不能使用机器学习的方法,可以更好的工具KC诊断和分期35]。此外,可用性角膜生物力学等non-tomographic指数可能使我们能够提高诊断准确性KC。尽管有这些限制,据我们所知,这是第一个研究大样本(n= 225)10 - 30岁的DS患者建立诊断标准诊断KC。

总之,达标计算在这个研究表明,一组新的诊断标准为圆锥形角膜需要为DS患者(表定义5)。在这个示例的DS患者,最好KC鉴别器是阿花和昏迷显示良好的诊断能力。最佳预测MCT,;角膜体积,BAD-D较良好的诊断能力。定制的标准可以帮助KC的早期识别和治疗,特别是对于那些接受筛查屈光手术。

可用的数据将在合理的请求由通讯作者。

DS-KC:

唐氏综合症圆锥形角膜

DS-KCS:

唐氏综合症圆锥形角膜怀疑

DS-C:

唐氏综合症的比较

性格NC:

Non-Down综合症正常控制

ZKmax:

最大的角膜散光计3毫米区最大点

Kmax:

最大的角膜散光计在8毫米

Ksteep:

在中央3毫米最大角膜散光计

Kflat:

最低角膜散光计

is价值:

Inferior-superior不对称

IVA:

纵向不对称指数

ISV:

表面指数方差

死因:

高度偏心指数

宫内厅:

高度不对称指数

长江基建:

中心圆锥形角膜指数

凯蒂:

圆锥形角膜指数

弧:

前曲率半径以薄一点

中华人民共和国:

后曲率半径以薄一点

TCRP:

总角膜屈光能力

未经中华人民共和国交通部:

最低角膜厚度

ART-max:

最大(关系厚度

阿华:

高阶像差

山:

球面像差

FFKC:

frust角膜的

BAD-D:

贝林(增强的扩张显示总偏差

AE-Thin:

前在薄点高程

PE-Thin:

后在薄点高程

AE-Apex:

前顶高程

PE-Apex:

后顶高程

LOOCV:

分析交叉验证

AUROC:

接受者操作特征曲线下的面积

UDVA:

未修正的距离视力

CDVA:

修正距离视力

我们感谢特殊需要学校的负责人和工作人员,全国唐氏综合症协会,和非营利组织。

一个也没有。

从属关系

1. 努尔眼科研究中心,努尔的眼科医院,Esfandiar大街96号。瓦里'asr大街,德黑兰,伊朗

   Soheila Asgari &哈桑Hashemi

2. 提升生物医学研究中心,摩根州立大学,美国马里兰州巴尔的摩

   湿婆Mehravaran

3. 平移眼科研究中心,德黑兰大学医学科学,德黑兰,伊朗

   Mohammadreza Aghamirsalim

贡献

设计研究(SA)和HH);数据收集(MM);数据的分析和解释(SA)、HH SM, MM);写的文章(SA)和SM);重要的修订和最终批准的文章(作者)。

相应的作者

对应到哈桑Hashemi。

伦理批准和同意参与

批准本研究获得伦理委员会的德黑兰大学医学科学院(ID: 1397.091)。研究遵循赫尔辛基宣言的原则在所有阶段。在入学之前,研究的目标和方法向DS的正常组织和父母解释病人和书面同意。所有病例3 DS组,从他们的父母/监护人知情同意了,和参与者被要求口头同意任何程序之前。

同意出版

不适用。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

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