Routine donor tomography in the eye bank as a sterile screening method for improved graft selection in corneal transplantation

Abstract

Purpose: To evaluate the efficiency of using anterior segment optical coherence tomography (AS-OCT) (CASIA2) as a non-invasive and sterile screening method in the eye bank to detect corneal grafts with curvature and/or thickness abnormalities, thus improving the graft selection for corneal transplantation. Methods: Two hundred donor corneal tissues mounted in sterile tissue cultivation flasks were imaged using AS-OCT (CASIA 2). The corneal tissues were preserved at least 24 hours in medium 2 (6% dextran T-500) before the measurement. All images were grabbed through the posterior surface of the corneal tissues within a 7 mm central zone to create 3D volume data. The volume data set was imported to MATLAB and, after preprocessing the data and defining the region of interest (ROI), the edge of the front and back surfaces of the corneal tissues was detected. Subsequently, the adaptation of a sphero-cylindrical surface model with raytracing was carried out. The radii of curvature for the front and back surfaces and the central corneal thickness were determined according to the method proposed by Mäurer S., Eppig T., and Langenbucher A. at the Institute of Experimental Ophthalmology, Homburg/Saar. Results: The mean steep/flat front surface radius was 7.5 ± 0.24 (6.6-7.9) / 7.7 ± 0.22 (7.1-8.8) mm, the corresponding values for the back surface being 6.6 ± 0.22 (5.9-7.1) / 6.8 ± 0.21 (6.2-7.5) mm and the mean central thickness was 582 ± 45.1 (453-693) μm. Abnormalities (beyond ± 2 SD) were found in 13 corneas (6.5%) for anterior surface curvature, 15 for corneas (7.5%) for the posterior surface, and five corneas (2.5%) for thickness. Conclusions: The AS-OCT provides an objective and sterile. In addition, it may allow, in the future, a semi-automated screening method to identify corneal morphological and refractive alterations (e.g., keratoconus, status post PRK/LASIK) to further optimize corneal donor selection in eye banks.

Ziel: Bewertung der Effizienz der optischen Kohärenztomographie des vorderen Augenabschnitts (AS-OCT) (CASIA2) als nicht-invasive und sterile Screeningsmethode in der Hornhautbank zur Erkennung von Hornhauttransplantaten mit Krümmungs- und/oder Dickenanomalien, wodurch die Transplantatauswahl für die Hornhauttransplantation verbessert werden sollte. Methoden: 200 Spenderhornhautgewebe wurden im sterilen Gewebekultivierungsbehälter vermessen. Die Hornhautgewebe wurden mindestens 24 Stunden vor der Messung in Medium 2 (mit 6% Dextran T-500) konserviert. Alle Bilder wurden durch die hintere Oberfläche der Hornhautgewebe innerhalb einer zentralen Zone von 7 mm aufgenommen, um 3D-Volumendaten zu erstellen. Der Volumendatensatz wurde in MATLAB importiert, und nach der Vorverarbeitung der Daten und der Definition der “Region of interest“ (ROI) wurde die Kante der Vorder- und Rückseite der Hornhautgewebe detektiert. Anschließend erfolgte die Anpassung eines sphärozylinderförmigen Oberflächenmodells mittels Raytracing. Die Krümmungsradien für Vorder- und Rückseite sowie die Dicke der zentralen Hornhaut wurden nach der von Mäurer S, Eppig T und Langenbucher A (Institut für Experimentelle Ophthalmologie, Homburg/Saar) vorgeschlagenen Methode bestimmt. Ergebnisse: Der mittlere steile / flache Radius der Vorderfläche betrug 7,5 ± 0,24 (6,6-7,9) / 7,7 ± 0,22 (7,1-8,8) mm, die entsprechenden Werte für die Rückfläche betrugen 6,6 ± 0,22 (5,9-7,1) / 6,8 ± 0,21 (6,2-7,5) mm und die mittlere zentrale Dicke betrug 582 ± 45,1 (453-693) μm. Anomalien (außerhalb ± 2 SD) wurden bei 13 Hornhäuten (6,5%) für die Krümmung der Vorderfläche, bei 15 Hornhäuten (7,5%) für die Krümmung der hinteren Oberfläche und bei 5 Hornhäuten (2,5%) für die zentrale Dicke gefunden. Schlussfolgerungen: Das Vorderabschnittes-OCT bietet eine objektive, sterile und zukünftig halbautomatisches Screening-Methode zur Identifizierung morphologischer und refraktiver Veränderungen der Hornhaut (z. B. Keratokonus, Status nach PRK/LASIK), um die Hornhautspenderauswahl in der Hornhautbank weiter zu optimieren.