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Klin Monbl Augenheilkd 2001; 218(3): 148-156
DOI: 10.1055/s-2001-13074
KLINISCHE STUDIE

Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

Wavelets zur Repräsentation von Hornhauttopographiedaten nach nichtmechanischer perforierender Keratoplastik - eine klinische Studie[1] [2] [3]

Wavelet representation of corneal topography data after nonmechanical penetrating keratoplasty - a clinical studyAchim Langenbucher, Anja Viestenz, Berthold Seitz
  • Augenklinik mit Poliklinik der Universität Erlangen-Nürnberg, Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen
  • (Vorstand: Prof. Dr. med. Dr. h. c. G. O. H. Naumann)
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Publication Date:
31 December 2001 (online)

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Zusammenfassung

Hintergrund Oberflächenirregularitäten der Hornhaut sind oftmals maßgebliche Ursachen dafür, dass nach einer perforierenden Keratoplastik (PK) keine volle visuelle Rehabilitation erreicht wird. Topographiesysteme liefern in der Regel empirisch abgeleitete und systemspezifische Kenngrößen für diese Inhomogenitäten und erschweren einen Vergleich verschiedener Analysesysteme. Ziel der Studie war die auflösungsadaptierte Detektion und Quantifizierung fokaler Oberflächenirregularitäten der Hornhaut nach nichtmechanischer perforierender Keratoplastik mittels 2-dimensionaler Wavelet-Zerlegung auf der Basis von Hornhauttopographiedaten.

Patienten und Methoden 15 Patienten mit Keratokonus und 10 mit Fuchs-Dystrophie nach perforierender Keratoplastik und vollständiger Entfernung der Nähte wurden in die Studie einbezogen. Für die Trepanation wurde der Excimer-Laser MEL60 der Fa. Aesculap-Meditec (Jena) verwendet (7,5/7,6 mm bei primären Dystrophien, 8,0/8,1 mm bei Keratokonus, doppelt fortlaufende 10-0-Nylon-Naht nach Hoffmann). Nach Fadenentfernung wurde neben einer vollständigen ophthalmologischen Untersuchung eine Hornhauttopographieanalyse (OrbScan, Orbtec, USA) durchgeführt. Die Brechkraftdaten wurden exportiert und mittels 2-dimensionaler Wavelet-Zerlegung (Daubechies-4-Wavelets) die Detailkoeffizienten bis zur Auflösungsstufe 5 ermittelt und ausgewertet. Somit ließen sich die Ausdehnung und Ausprägung fokaler Irregularitäten (Stufe 1=feine Details bis Stufe 5=grobe Details) erfassen.

Ergebnisse Mit Ausnahme der Diagonalkoeffizienten bei der Fuchs-Dystrophie liegen die Wavelet-Koeffizienten der 1. Stufe über den Werten der höheren Auflösungsstufen, was einen hohen Anteil feiner und wenig ausgedehnter Irregularitäten belegt. In der 3. und 4. Auflösungsstufe wurde ein relatives Maximum aller Detailkoeffizienten beobachtet, während diese Koeffizienten in der 2. und 5. Auflösungsstufe signifikant niedriger lagen (p < 0,04). Die horizontalen (1,44 ± 0,22), vertikalen (1,42 ± 0,26) und diagonalen (0,69 ± 0,10) Detailkoeffizienten der ersten Auflösungsstufe korrelierten signifikant mit dem vom Topographiesystem angegebenen „Irregulären Astigmatismus” (1,40 ± 0,31 D)(p < 0,05). Die horizontalen und vertikalen Detailkoeffizienten der 3. und 4. Stufe korrelierten statistisch signifikant invers mit der Sehschärfe (p < 0,04). In der Gruppe mit Keratokonus lagen die Irregularitäten unter den Vergleichswerten bei Fuchs-Dystrophie.

Schlussfolgerung Die Wavelet-Zerlegung von topographischen Brechkraftdaten ermöglicht die definierte Abtrennung und Quantifizierung von fokalen Irregularitäten unabhängig vom verwendeten Topographiesystem und bietet darüber hinaus die Möglichkeit der (auflösungsadaptierten) Glättung und Datenkompression.

Background Corneal surface irregularities may limit the visual outcome after penetrating keratoplasty (PK). Corneal topographers mainly render empirically derived and system-specific statistical indices for characterization of superficial inhomogeneities which may lack clinical evidence and make inter-system comparisons difficult. The purpose of this study was to detect and quantify focal surface irregularities of the cornea after nonmechanical PK by 2-dimensional wavelet decomposition based on corneal topography data.

Patients and methods Our study included 15 patients with keratoconus and 10 patients with Fuchs' dystrophy with all-sutures-out after penetrating keratoplasty. For trephination we used the excimer laser MEL60 (Aesculap-Meditec, Germany) (7.5/7.6 mm diameter in dystrophies, 8.0/8.1 mm in keratoconus, double-running 10-0 nylon suture). After suture removal a complete ophthalmological examination including OrbScan topography analysis (Orbtec, USA) was performed. The refraction data were extracted via „data recorder” and decomposed using 2-dimensional wavelet analysis methods (Daubechies-4-wavelets on five scales of resolution). Corneal irregularities were quantified (scale 1=fine details to scale 5=coarse details).

Results All detail coefficients (horizontal, vertical and diagonal) correlated statistically significant with the „Irregular Astigmatism” provided by the OrbScan-system (p < 0.05). In scale 3 and 4 a relative maximum of the wavelet detail coefficients occurred, whereas the coefficients at scale 2 and 5 were significantly smaller. The horizontal and vertical detail coefficients correlated significantly inversely with the best-corrected visual acuity (p < 0.04). All detail coefficients were significantly lower in the patient group with keratoconus compared to Fuchs' dystrophy.

Conclusions Wavelet decomposition of corneal topography refraction data allows an analytical isolation and quantification of focal corneal superficial irregularities. This algorithm is independent of the currently used topography system and allows a smoothing of the raw data set adapted to scale of resolution and data compression.

Schlüsselwörter

Hornhauttopographie - Wavelet-Analyse - perforierende Keratoplastik - Excimerlaser - nichtmechanische Trepanation

Key words

Corneal topography - wavelet decomposition - penetrating keratoplasty - excimer laser - nonmechanical trephination

01 1 Manuskript erstmalig eingereicht am 8. 8. 00 und in der vorliegenden Form angenommen am 25. 9. 00.

02 2 Herrn Prof. Naumann zum 65. Geburtstag gewidmet.

03 3 Die Autoren haben kein finanzielles Interesse an der vorgelegten Studie.

Literatur

01 1 Manuskript erstmalig eingereicht am 8. 8. 00 und in der vorliegenden Form angenommen am 25. 9. 00.

02 2 Herrn Prof. Naumann zum 65. Geburtstag gewidmet.

03 3 Die Autoren haben kein finanzielles Interesse an der vorgelegten Studie.

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