Studio epidemiologico sul cheratocono tramite

Report
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI MILANO BICOCCA
Facoltà di scienze Matematiche, Fisiche, Naturali
Corso di laurea in Ottica e Optometria
Relatore interno: Prof. A. Papagni
Correlatore: Prof. L. Benzoni
Relatore esterno: D. Giardino
22 luglio 2010
Giulia Lecce
Matricola 064159
Anno accademico 2009-2010
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Abbiamo condotto uno studio di tipo epidemiologico sul
cheratocono analizzando un campione di pazienti messo a
disposizione dal centro di applicazione lenti a contatto su
misura in cui è stato svolto il tirocinio.
Ci siamo posti diversi obiettivi:
abbiamo suddiviso il campione secondo la classificazione di
Krumeich, basata sul valore dei raggi medi corneali;
abbiamo acquisto i dati relativi allo spessore corneale
eseguendo la pachimetria;
abbiamo suddiviso i quattro stadi della patologia secondo
l’età anagrafica dei soggetti;
infine abbiamo studiato la morfologia del cheratocono ed
abbiamo cercato di proporre un nuovo metodo per
classificare la patologia.
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Durante il nostro studio abbiamo esaminato 179 occhi di
soggetti affetti da cheratocono. Sebbene tale patologia si
presenti, nella maggioranza dei casi, in forma bilaterale, si
sono presentati casi in cui l’occhio contro laterale non è
risultato idoneo per il nostro studio.
Tutti i pazienti sono portatori di lenti a contatto su misura ed
è stato loro richiesto di sospenderne l’uso per almeno i due
giorni precedenti l’esame.
Abbiamo adottato tale precauzione al fine di ridurre al
minimo l’alterazione corneale, denominate warpage, indotta
inevitabilmente dal porto delle lenti a contatto, che avrebbe
inficiato i dati topografici fornendo indicazioni non corrette.
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Per l’esecuzione dell’esame abbiamo utilizzato un topografopachimetro, in grado di fornirci:
la topografia corneale anteriore e posteriore, sia sagittale che
tangenziale con le mappe di curvatura ed elevazione;
la pachimetria corneale, ossia l’analisi dello spessore della
cornea;
ed infine una serie di parametri utili nell’analisi della
morfologia del cheratocono.
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
Il cheratocono è una patologia degenerativa non
infiammatoria, caratterizzata da un progressivo
assottigliamento dello stroma centrale e
paracentrale e da uno sfiancamento conico
(ectasia) del profilo corneale con conseguente
astigmatismo miopico irregolare.
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L’esame che meglio descrive l’ectasia a carico della cornea è la
topografia corneale, che vede nel disco di Placido e nella
cheratoscopia il suo antenato.
Placido nel 1888 ebbe l’idea di analizzare l’immagine riflessa dalla
superficie anteriore della cornea di una serie di anelli concentrici
bianchi e neri per individuare eventuali deformazioni.
La topografia corneale traduce le informazioni derivanti dalla
cheratoscopia al fine di visualizzarle attraverso una scala
colorimetrica di facile ed universale interpretazione.
La mappa topografica viene calcolata in base alla distanza tra gli
anelli del disco di Placido: al crescere della distanza tra di essi la
curvatura corneale si fa via via più piatta; al contrario più gli anelli
risultano ravvicinati più la curvatura si accentua.
Sono stati assegnati i colori freddi come il blu alle curvature più
piatte ed i colori più caldi come il rosso alle curvature più
pronunciate.
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Il cheratocono si caratterizza topograficamente
da una zona rossa localizzata nel settore inferotemporale della cornea, denominata cono:
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Come possiamo osservare sulla slide proiettata, in una mappa
topografica di un soggetto affetto da cheratocono, l’ectasia si
colloca solitamente nel settore infero-temporale della cornea.
Tale localizzazione trova in Letteratura una spiegazione
legata al fenomeno dell’eye-rubbing, ossia dello
stropicciamento degli occhi da parte dei soggetti all’insorgere
della patologia, poiché spesso collegata ad allergie stagionali
e congiuntiviti allergiche. Come si può notare l’anello
periferico blu indica una zona a curvatura relativamente piatta
rispetto all’ectasia, caratterizzata da una curvatura più
pronunciata.
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
La deformazione a carico della cornea può
interessare aree più o meno vaste, determinando
la qualità visiva del soggetto. Più l’ectasia si
avvicina alla zona centrale, attraverso cui entrano
i raggi luminosi che vanno a focalizzarsi sulla
retina, più la visione risulterà compromessa.
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In questa slide abbiamo mostrato come percepisce le
immagini un soggetto privo di patologie oculari rispetto ad
un soggetto affetto da cheratocono. In alto a sinistra abbiamo
la piramide di Zernike relativa alle aberrazioni oculari; sulla
destra l’OPD, Optical Path Difference, che si riferisce alle
aberrazioni totali dovute alla cornea, calcolata dai dati
altimetrici forniti dalla topografia corneale. L’immagine
immediatamente a destra mostra la Siemens star, ossia la
simulazione visiva di un target di tipo circolare.
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Proseguendo in basso a sinistra ecco lo spot diagram, la PSF
(Point Spread Function) e l’MTF (Modulation Transfer
Function): queste tre simulazioni descrivono la distorsione di
un punto luminoso che attraversa il diottro oculare, effettuata
dalla superficie corneale.
Nell’immagine sottostante vediamo gli stessi dati relativi alle
qualità visive di un soggetto affetto da un cheratocono al
secondo stadio. Come si può notare dalla Siemens star, dallo
spot diagram e dalla PSF la qualità delle immagini è altamente
compromessa.
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In Letteratura sono stati individuati quattro stadi
del cheratocono.
Sono state proposte diverse classificazioni, tra
cui:
 Classificazione
secondo Amsler;
 Classificazione
morfologica;
 Classificazione
su distanza apice da centro
 Classificazione
cheratometrica;
 Classificazione
secondo Krumeich.
corneale;
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Le classificazioni più accreditate ed utilizzate nella pratica
clinica suddividono il cheratocono in quattro stadi.
La classificazione secondo Amsler, che risale al 1938 nella
sua prima formulazione e che si basava sui dati forniti
dall’oftalmometro di Javal;
la classificazione morfologica che distingue tre forme
dell’ectasia: rotonda, ovale e globosa e che risente della
conformazione congenita fisiologica, della pressione
esercitata dalla palpebra superiore, della conformazione
orbitaria e dei gradienti pachimetrici;
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la classificazione basata sulla distanza dell’apice del cono
rispetto al centro corneale che individua un cheratocono
centrale, paracentrale, periferico e paralimbare;
la classificazione cheratometrica che distingue un
cheratocono medio, moderato, avanzato e severo in base al
potere diottrico della cornea.
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La classificazione secondo Krumeich individua quattro stadi:
Stadio I:
• sfiancamento della cornea periferico;
• miopia e/o astigmatismo indotti fino a 5 diottrie;
• raggio medio corneale 48 diottrie;
• strie di Vogt;
• assenza di cicatrici corneali.
• Stadio II:
• miopia e/o astigmatismo indotti compresi fra 5 ed 8 diottrie ;
• raggio medio corneale 53 diottrie:
• assenza di cicatrici corneali centrali;
• spessore corneale 400 μm.
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Stadio III:
miopia e/o astigmatismo indotti compresi fra 8 ed 10
diottrie;
raggio medio corneale 53 diottrie;
assenza di cicatrici corneali centrali;
spessore corneale compreso fra 200 e 400 μm.
Stadio IV:
refrazione non determinabile;
raggio medio corneale 55 diottrie;
presenza di cicatrici corneali centrali; perforazione;
spessore corneale inferiore a 200 μm.
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
Abbiamo suddiviso il campione scegliendo di
attenerci alla classificazione proposta da
Krumeich.
III STADIO 53 < Km <
55 diottrie; 9,50%
IV STADIO Km > 55
diottrie; 15,08%
I STADIO Km < 48
diottrie; 45,81%
II STADIO 48 < Km <
53 diottrie; 29,61%
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In questo grafico a torta vediamo come è suddiviso il
campione dei soggetti analizzati rispetto ai quattro stadi
individuati dalla classificazione secondo Krumeich:
Lo stadio più rappresentato è il primo, con una presenza pari
al 45,81% dell’intero campione, seguito dal secondo stadio
con il 29,61%, dal quarto stadio con il 15,08% ed infine dal
terzo stadio con il 9,50%.
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Pachimetria
600
575
567
550
462
500
μm
470
450.5
440
450
400
371.5
343.5
334
350
305
281
300
250
217
200
I STADIO Km < 48
diottrie
II STADIO
48 < Km < 53 diottrie
III STADIO
53 < Km < 55 diottrie
IV STADIO
Km > 55 diottrie
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Nel presente istogramma abbiamo messo in evidenza i dati
pachimetrici, relativi allo spessore nel punto più sottile della
cornea, corrispondente all’apice del cono, raggruppati per
stadi. Le colonne di colore rosso si riferiscono ai valori
massimi, le colonne in blu sono relative ai valori minimi e le
colonne in azzurro riportano i valori medi. In accordo con la
Letteratura, al progredire dell’ectasia lo spessore corneale
tende a ridursi.
Lo spessore corneale ha un valore nei soggetti sani che si
aggira sui 550 micron; tuttavia valori inferiori non indicano
necessariamente la presenza di patologie a carico della
cornea. Per questo motivo da solo il dato pachimetrico non
può essere utilizzato per classificare il cheratocono.
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STADIO I - DISTRIBUZIONE CAMPIONE IN BASE
ALLE FASCE DI ETA'
2; 2%
8; 10%
26; 32%
13; 16%
E < 25
STADIO II - DISTRIBUZIONE CAMPIONE IN BASE
ALLE FASCE DI ETA'
3; 6%
16; 30%
E < 25
8; 15%
25 <= E < 35
25 <= E < 35
11; 21%
35 <= E < 45
45 <= E < 65
33; 40%
45 <= E < 65
15; 28%
E >= 65
STADIO III - DISTRIBUZIONE CAMPIONE IN BASE
ALLE FASCE DI ETA'
2; 11%
E >= 65
STADIO IV - DISTRIBUZIONE CAMPIONE IN BASE
ALLE FASCE DI ETA'
E < 25
2; 10%
5; 26%
35 <= E < 45
4; 21%
25 <= E < 35
7; 28%
12; 48%
35 <= E < 45
25 <= E < 35
45 <= E < 65
6; 32%
E >= 65
6; 24%
35 <= E < 45
45 <= E < 65
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•
•
•
•
•
Nei grafici che seguono abbiamo inserito l’età media dei
soggetti analizzati al fine di verificare se il dato anagrafico
possa essere uno strumento utile nel seguire l’evoluzione.
Vediamo come sono rappresentate cinque fasce di età in ogni
stadio della patologia:
il colore azzurro scuro si riferisce ai soggetti con un età
inferiore ai 25 anni;
il viola chiaro comprende la fascia di età che va dai 25 ai 35
anni;
il bianco dai 35 ai 45 anni;
l’azzurro chiaro dai 45 ai 65 anni;
ed il viola scuro comprende i soggetti con un età superiore ai
65 anni.
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Nel primo stadio la fascia di età maggiormente rappresentata si
colloca tra i 35 ed i 45 anni; nel secondo stadio invece si colloca tra i
45 ed i 65 anni; nel terzo stadio tra i 35 ed i 45 anni e nel quarto
stadio tra i 25 ed i 35 anni.
Sebbene non sia stata trovata una relazione evidente tra l’età
anagrafica e lo stadio d’evoluzione del cheratocono, tuttavia si può
affermare che coloro che manifestano la patologia oltre la terza
decade di vita difficilmente progrediranno verso il quarto stadio ed
un eventuale intervento chirurgico che si rende necessario quando
l’ectasia è talmente pronunciata che non è più possibile correggerla
nemmeno con lenti a contatto ed il rischio di perforazione per lo
spessore ridotto è elevato.
Infatti la fascia di età più rappresentata per il quarto stadio si colloca
tra i 25 ed i 35 anni, e tale evidenza porta inevitabilmente a pensare
che la probabilità di raggiungere il quarto stadio sia inversamente
proporzionale all’età d’insorgenza della patologia.
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Lo strumento che abbiamo utilizzato ci ha fornito dei
parametri utili per l’analisi della morfologia del cheratocono:
Vertice: indica la coordinata cartesiana del punto più
sporgente della cornea. Questo è il punto più alto del residuo
altimetrico (ossia, l’altimetria misurata meno l'ellissoide di
best fit, con p = 0.8 tipico della cornea media) meno gli
astigmatismi. Essenzialmente si eliminano dall'altimetria
misurata i contributi che non permettono di isolare l'ectasia.
Altezza: indica l’altezza del vertice del cono rispetto alla
superficie asferotorica di bestfit. Coincide con il punto più
alto del residuo altimetrico.
Baricentro: indica la coordinata cartesiana del baricentro del
cono (è il baricentro dell'area ectasica);
Area: indica l’area ricoperta dal cono, calcolata dal residuo
altimetrico.
25

Utilizzando due dei quattro parametri a
disposizione, ossia l’altezza e l’area del cono,
abbiamo cercato di classificare le tre morfologie
in cui si suddivide tipicamente l’ectasia, cioè
cheratocono rotondo, ovale e globoso.
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

In questo studio proponiamo dei parametri derivati
dall’analisi della morfologia del cheratocono, in base
ai quali classificare la deformazione a carico della
cornea.
Attualmente, la scelta di descrivere l’ectasia in termini
morfologici dipende essenzialmente dalla percezione
soggettiva del clinico, il quale propende verso una delle
tre tipologie di cheratocono (rotondo, ovale e globoso)
in base all’interpretazione visiva della mappa
topografica.
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
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
Sulla base dei dati raccolti, abbiamo proposto dei valori limite
per classificare la morfologia dell’ectasia non più solo
osservando la mappa topografica. Tali valori sono stati
selezionati confrontando le evidenze topografiche con i dati
numerici relativi alle coordinate x,y del vertice e dell’area
ectasica.
cheratocono rotondo: le coordinate x ed y presentano un
valore di scarto massimo tra loro non superiore a 0,6 mm;
cheratocono ovale: la coordinata x risulta maggiore della
coordinata y (con una differenza maggiore di 0,6mm);
cheratocono globoso: l’area investita dall’ectasia si scosta dal
valore medio dello stadio analizzato di più di 4 mm2.
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5, 3%
56, 31%
ROTONDO
OVALE
GLOBOSO
120, 66%
29

Come si nota dal grafico a torta, rispetto
all’intero campione, la morfologia più
rappresentata risulta essere l’ovale, seguita dalla
rotonda ed infine dalla globosa.
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CHERATOCONO ROTONDO
STADIO IV; 12; 21%
STADIO I; 18; 32%
STADIO I
STADIO II
STADIO III
STADIO IV
STADIO III; 7; 13%
STADIO II; 19; 34%
31

Abbiamo riscontrato una correlazione tra la
morfologia dell’ectasia e lo stadio cui si riferisce.
Come si evince dal grafico, il cheratocono di tipo
rotondo è più frequente tra i soggetti che
presentano un cheratocono al primo o secondo
stadio, con una percentuale complessiva pari al
68%.
32
CHERATOCONO OVALE
STADIO IV; 13; 11%
STADIO I; 63; 53%
STADIO III; 10; 8%
STADIO I
STADIO II
STADIO III
STADIO IV
STADIO II; 34; 28%
33

Il cheratocono di tipo ovale, invece, coinvolge
in misura maggiore il primo stadio con una
percentuale pari al 53%.
34
CHERATOCONO GLOBOSO
STADIO IV; 3; 50%
STADIO I; 2; 33%
STADIO I
STADIO II
STADIO III
STADIO IV
STADIO III; 0; 0%
STADIO II; 1; 17%
35

Il cheratocono di tipo globoso prevale nel
quarto stadio con il 50%.
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ALTEZZE MEDIE
29.678
25,769
30.000
20.928
25.000
16.925
20.000
μm
15.000
10.000
5.000
0.000
I STADIO
Km < 48 diottrie
II STADIO
48 < Km < 53 diottrie
III STADIO
53 < Km < 55 diottrie
IV STADIO
Km > 55 diottrie
37

Abbiamo poi inserito i dati relativi all’altezza
media del cono suddividendoli in stadi.
L’istogramma mostra come, all’aumentare del
grado di severità dell’ectasia corrisponda un
aumento dell’altezza media dell’apice del
cono espressa in micron.
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AREA MEDIA
10.715
10.800
10.600
10.400
mm2
10.200
9.923
10.000
9.700
9,621
9.800
9.600
9.400
9.200
9.000
I STADIO
Km < 48 diottrie
II STADIO
48 < Km < 53 diottrie
III STADIO
53 < Km < 55 diottrie
IV STADIO
Km > 55 diottrie
39


All’interno dell’ultimo istogramma abbiamo invece inserito i
dati relativi all’area media espressa in millimetri quadrati
investita dall’ectasia. La correlazione tra l’avanzamento della
patologia e l’area ectasica è di tipo lineare inverso. E’ emerso,
quindi, che, mentre l’area ectasica tende a diminuire
all’avanzare delle severità del cheratocono, l’altezza media
del cono tende ad aumentare.
Questi ultimi dati, insieme alla classificazione morfologica del
cheratocono, potrebbero essere utilizzati per monitorare
l’evoluzione della patologia ed essere utilizzati come nuovo
metodo per la classificazione.
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