A review of corneal imaging methods for the early diagnosis of pre-clinical Keratoconus

J Optom. 2020 Oct-Dec;13(4):269-275. doi: 10.1016/j.optom.2019.11.001. Epub 2020 Jan 6.

Abstract

Background: Keratoconus (KC) is a corneal ectasia characterised by steepening corneal curvature, changes in refractive error and corneal thickness that result in visual impairment. Early signs of KC include displacement of the thinnest part of the cornea from the central position, changes in the corneal epithelial layer cell distribution, variations in the anterior corneal astigmatism/posterior corneal astigmatism relationship and a variation in corneal thickness. It is important that we review the corneal imaging methods for the diagnosis of preclinical KC.

Method: An online literature search was carried out on PubMed. Only publications detailing corneal assessment procedures were considered for this review and any publication on instruments that did not generate KC predictability indices were also excluded from the review. The 308 publications were reviewed.

Discussion: Corneal assessment techniques, with the ability to characterise both the anterior and posterior corneal surfaces, are invaluable in the diagnosis of pre-clinical KC. Reflection based and elevation based corneal imaging systems should be used in conjunction with other assessments such as higher order aberration measuring systems to improve sensitivity and reliability in the diagnosis of pre-clinical KC. Ultra high resolution ultrasound can detect pre-clinical KC. The ability to asses both the epithelium and endothelium makes anterior surface optical coherence tomography a superior technique for pre-clinical KC diagnosis. There is a positive correlation between central corneal thickness and corneal hysteresis. Corneal biomechanics should be considered in conjunction with other corneal assessments in the diagnosis of pre-clinical KC.

Antecedentes: El queratocono (KC) es una ectasia corneal caracterizada por incremento de la curvatura corneal, cambios del error refractivo y espesor corneal que deriva en trastornos visuales. Los primeros signos de KC incluyen desplazamiento de la posición del punto más delgado de la córnea desde su posición central, cambios en la distribución de las células epiteliales de la córnea, variaciones en términos de la relación entre astigmatismo corneal anterior y posterior, y variación del espesor corneal. Es importante revisar los métodos de análisis por imagen corneal para diagnosticar el KC pre-clínico.

Método: Se realizó una búsqueda online en la literatura científica en PubMed. Para esta revisión consideramos únicamente las publicaciones que detallaban los procedimientos de valoración corneal, excluyendo de la revisión cualquier publicación sobre los instrumentos que no generaban índices de predictabilidad del KC. Se revisaron 308 publicaciones.

Discusión: Las técnicas de valoración corneal con capacidad para caracterizar las superficies corneales anterior y posterior son inestimables para el diagnóstico del KC pre-clínico. Deberán utilizarse las técnicas de imagen corneal basados en reflexión y elevación, junto con otro tipo de valoraciones tales como los sistemas de medición de aberraciones de alto orden, para mejorar la sensibilidad y fiabilidad del diagnóstico del KC pre-clínico. La ecografía de ultra alta resolución puede servir también para detectar el KC pre-clínico. La capacidad de valorar tanto el epitelio como el endotelio hace de la tomografía de coherencia óptica una técnica superior para el diagnóstico del KC pre-clínico. Existe una correlación positiva entre el espesor corneal central y la histéresis corneal. Deberá considerarse la biomecánica corneal, junto con otros métodos de valoración corneal, para el diagnóstico del KC pre-clínico.

Keywords: Corneal imaging; Keratoconus; Pre-Clinical keratoconus; Queratocono; Queratocono pre-clínico; Tomografía; Tomography; Topografía; Topography; Técnicas de imagen corneal.

Publication types

  • Review

MeSH terms

  • Cornea
  • Corneal Topography
  • Early Diagnosis
  • Humans
  • Keratoconus* / diagnosis
  • Reproducibility of Results