Longitudinaler Vergleich des kornealen Pachymetrieverlaufs nach Crosslinking bei Keratokonus anhand optischer Kohärenztomographie des vorderen Augenabschnitts und Scheimpflug-Bildgebung

Abstract

Hintergrund: In dieser retrospektiven klinischen Studie wurde die longitudinale Entwicklung der Hornhautpachymetrie nach akzeleriertem kornealem Crosslinking (A-CXL) (9 mW/cm2, 10 min) bei Augen mit Keratokonus untersucht. Frühere Arbeiten zeigten eine Abnahme der Hornhautdicke nach A-CXL in Messungen, die mittels Scheimpflug-Bildgebung durchgeführt wurden, wie sie die Pentacam HR (Oculus, Deutschland) nutzt. Hauptziel dieser Arbeit war es, diese Beobachtungen zu bestätigen und zu prüfen, ob sich in Pachymetriemessungen mittels optischer Kohärenztomographie des vorderen Augenabschnitts (VAA-OCT), die in unserer Studie mit der Casia 2 (Tomey, Japan) OCT durchgeführt wurden, ein vergleichbarer Effekt nachweisen lässt. Dafür wurde der Verlauf der Pachymetriewerte bis über ein Jahr nach A-CXL beobachtet. Außerdem wurde die Densitometrie in den Pentacam HR Messungen als möglicher Einflussfaktor auf etwaige Messunterschiede beider Geräte untersucht.

Methoden: 218 Augen (218 Keratokonus-Patienten), die das gesamte topographische Keratokonus-Schweregradspektrum abdeckten und sich zwischen 2017 und 2021 einer A CXL Behandlung am Universitätsklinikum des Saarlandes (UKS) unterzogen, wurden zu fünf Zeitpunkten sowohl mit der Pentacam HR als auch mit der Casia 2 untersucht, wobei die zentrale Hornhautdicke und die dünnste Hornhautdicke gemessen wurden. Die Messung der kornealen Densitometrie und die topographische Keratokonusklassifizierung wurden nur mit Hilfe der Pentacam HR durchgeführt. Sechs Wochen nach A-CXL wurde die Demarkationslinie in der OCT ausgemessen. Außerdem wurde die intraoperative Entwicklung der zentralen Hornhautdicke mittels Ultraschall-Pachymeter SP-3000 (Tomey, Japan) beurteilt. Zusätzlich wurde die Korrelation der präoperativen Messwerte aller drei Geräte, Pentacam HR, Casia 2 und Pachymeter SP-3000 untersucht.

Ergebnisse: Sowohl die dünnste als auch die zentrale Hornhautdicke waren in den Pentacam HR Messungen im Verlauf des ersten postoperativen Jahres signifikant niedriger als präoperativ, während mit der Casia 2 im zeitlichen Verlauf zu keinem Zeitpunkt signifikant niedrigere Werte für die dünnste und zentrale Hornhautdicke gemessen wurden. Die höchste Übereinstimmung zwischen den Messwerten der Pentacam HR und Casia 2 fand sich sechs Wochen nach A-CXL. Die absoluten Messwerte für die dünnste und zentrale Hornhautdicke mittels Pentacam HR waren, mit Ausnahme der zentralen Hornhautdicke sechs Wochen postoperativ, zu jedem Zeitpunkt signifikant höher als die der Casia 2. Sechs Wochen nach A-CXL erreichte die korneale Densitometrie ihre Höchstwerte und nahm anschließend ab, ohne die Ausgangswerte vor A-CXL zu erreichen. Es bestand keine eindeutige Korrelation zwischen den Densitometriewerten und der mit der Pentacam HR gemessenen zentralen Hornhautdicke. Allerdings korrelierte der Messunterschied zwischen Pentacam HR und Casia 2 OCT leicht positiv mit den zentralen Densitometriewerten. Intraoperativ nahm die zentrale Hornhautdicke im Ultraschall zwar ab, allerdings war die Hornhaut nach Epithelabtragung und vor der Aufsättigung dünner, als direkt nach Abschluss des A-CXL, da es während der Aufsättigungsphase mit Hydroxypropylmethylcellulose-Riboflavin (HPMC-RF) zu einem Schwellen der Hornhaut kam. Im Vergleich der präoperativen Messwerte zwischen allen drei Messmethoden zeigten sich ähnlich hohe Korrelationen zwischen Pentacam HR und Pachymeter SP-3000, sowie zwischen Casia 2 und Pachymeter SP-3000. Allerdings korrelierten die Messwerte der zentralen Pachymetrie am stärksten zwischen Pentacam HR und Casia 2, also den beiden kontaktlosen Verfahren.

Schlussfolgerung: Messungen der dünnsten sowie zentralen Hornhautdicke mittels Scheimpflug-Bildgebung und VAA-OCT sind nicht austauschbar. Die in den Messwerten der Pentacam HR beobachtete Hornhautverdünnung nach A-CXL wurde in den Messungen mittels Casia 2 nicht beobachtet. Die Korrelation zwischen den postoperativ erhöhten Densitometriewerten und den Messunterschieden der zentralen Hornhautdicke zwischen Pentacam HR und Casia 2 OCT deutet darauf hin, dass die postoperative Haze-Entstehung einen möglichen Einfluss auf die Hornhautdickenmessung der Pentacam HR darstellt. Daher sollten Scheimpflug-basierte Hornhautdickenmessungen insbesondere im ersten Jahr nach A CXL mit Vorsicht interpretiert werden. Wir konnten die positive Auswirkung von HPMC-RF auf den intraoperativen Pachymetrieverlauf bestätigen und zeigen, dass Ultraschallmessungen ebenfalls nicht mit Messwerten kontaktloser Messverfahren austauschbar sind.

Background: This retrospective clinical study investigated the longitudinal evolution of corneal pachymetry after accelerated corneal crosslinking (A-CXL) (9 mW/cm2, 10 min) in eyes with keratoconus. Previous studies reported a decrease in corneal thickness after A-CXL in measurements performed using Scheimpflug-based imaging, such as the Pentacam HR (Oculus, Germany). The primary objective of this study was to confirm these observations and to determine whether a comparable effect could also be demonstrated using optical coherence tomography of the anterior segment of the eye (AS-OCT), which was performed using the Casia 2 (Tomey, Japan) OCT in our study. Therefore, the development of pachymetry values was observed for over a year after A-CXL. In addition, densitometry in the Pentacam HR measurements was examined as a potential factor influencing any measurement differences between the two devices. Methods: 218 eyes (218 keratoconus patients) covering the full topographic keratoconus severity spectrum that underwent A-CXL treatment at Saarland University Medical Center (UKS) between 2017 and 2021, were examined at five time points using both Pentacam HR and Casia 2, to measure central corneal thickness and thinnest corneal thickness. Corneal densitometry measurements and topographic keratoconus classification were performed using the Pentacam HR only. Six weeks after A-CXL, the demarcation line was evaluated using OCT images. Additionally, intraoperative development of central corneal thickness was assessed using the ultrasound Pachymeter SP-3000 (Tomey, Japan). The correlation of the preoperative measurements of all three devices, Pentacam HR, Casia 2, and Pachymeter SP-3000, was analyzed as well. Results: Both the thinnest and central corneal thicknesses were significantly lower in the Pentacam HR measurements during the first postoperative year compared to baseline, whereas the Casia 2 did not measure significantly lower values neither for thinnest nor central corneal thicknesses at any time point. The strongest agreement between Pentacam HR and Casia 2 measurements was found six weeks after A-CXL. The absolute measurements for thinnest and central corneal thickness using Pentacam HR were significantly higher than those obtained by Casia 2 at all time points, except for central corneal thickness six weeks postoperatively. Corneal densitometry peaked six weeks after A-CXL and decreased afterwards without returning to the preoperative baseline values. There was no clear correlation between corneal densitometry values and the central corneal thickness measured by Pentacam HR. However, there was a slightly positive correlation between the measurement differences between Pentacam HR and Casia 2 OCT and the central corneal densitometry values. Overall, central corneal thickness decreased in the ultrasonic measurements taken during A-CXL. However, corneal swelling could be observed during the saturation phase with hydroxypropyl methylcellulose riboflavin (HPMC-RF), resulting in a thinner cornea immediately after epithelial removal and before saturation than immediately after finishing A-CXL. Comparison of preoperative measurements across all three measurement methods revealed similarly strong correlations between Pentacam HR and Pachymeter SP-3000, as well as between Casia 2 and Pachymeter SP-3000. However, the strongest correlation was observed between Pentacam HR and Casia 2, the non-contact devices. Conclusion: Thinnest and central corneal thickness measurements using Scheimpflug imaging and AS-OCT cannot be used interchangeably. The corneal thinning observed in Pentacam HR measurements after A-CXL could not be confirmed in Casia 2 measurements. The correlation between the postoperatively increased densitometry values and the measurement differences between Pentacam HR and Casia 2 OCT in central corneal thickness suggests that postoperative haze-formation may impact corneal thickness measurements by Pentacam HR. Therefore, Scheimpflug-based pachymetry should be interpreted with caution, especially within the first year after A-CXL. Our results confirm the positive effect of HPMC-RF on intraoperative pachymetry and demonstrate that ultrasonic measurements can likewise not be used interchangeably with those obtained by non-contact measurement modalities.