Bibliographic Metadata

Title
Biomechanical properties of the cornea in healthy subjects / eingereicht von Georg Andreas Jacyniak
Additional Titles
Biomechanische Eigenschaften der Kornea bei gesunden Probanden
AuthorJacyniak, Georg Andreas
Thesis advisorSerbecic, Nermin
Published2018
Description112 Seiten : Illustrationen
Institutional NoteMedizinische Universität Wien, Diplomarb., 2018
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Date of SubmissionMarch 2018
LanguageEnglish
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Biomechanik / Kornea / Corvis St / Corvis / Wiederholbarkeit / Reproduzierbarkeit / Gesunde / Probanden
Keywords (EN)Corneal / Biomechanics / biomechanical / Corvis / Corvis ST / Repeatability / Reproducibility / Healthy / Subjects
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Abstract (German)

Ziel: Die Studie wurde durchgeführt, um die Wiederholbarkeit von Corvis ST (CST) Messungen, sowie das Verhalten von biomechanischen Parametern und deren Beziehung zu weiteren Parametern des Auges, welche mittels Pentacam, OCT und Nidek OPD erhoben wurden, zu beschreiben. Methoden: 45 Augen von 23 gesunde Probanden wurden zur Erhebung der Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit von Messungen untersucht. Retrospektive Daten wurden von 169 gesunden kaukasischen Probanden (85 männliche and 84 weibliche), bei denen beide Augen mit Corvis ST untersucht wurden, analysiert. Außerdem wurde die Sehschärfe der Probanden bestimmt und weitere Daten mittels Optischer Kohärenz Tomographie (OCT), Refraktometrie (Nidek OPD III Scan) und Pentacam aquiriert. Ergebnisse: Die meisten Corvis Parameter sind zuverlässig und reproduzierbar. Die CST Parameter mit der höchsten Reliabilität waren Pachy und DA Ratio Max (2mm), welche ICC Werte von 0.946 und CV 3.125 % für alle Test-Retest Kategorien aufwiesen. A1 length, A2 length, HC Time, A1 Deflection length, HC Deflection length, A2 Deflection length, Deflection Amp. Max [ms], Whole Eye Movement Max [ms],2nd HC Time, kcAtMaxForceByKg, kcMeanArithByKg, KcMeanTime_by_kg, E1, E2 und E3 zeigten insgesamt schlechte Reliabilitätswerte. Für A1- und A2 Deformation Amp. ( = 0.209; p < 0.001 und = 0.154; p < 0.001), A1 Deflection Length ( = 0.216; p < 0.001), HC Deflection Length ( =0.128; p = 0.001), A2 Deflection Length ( = 0.115; p = 0.004), A1 Deflection Amp. ( = 0.216; p < 0.001), Whole Eye Movement Max [mm] ( = 0.165; p < 0.001), A2 Deflection Area ( = 0.141; p < 0.000), Max InverseRadius ( = 0.117; p = 0.002), ARTh (r = 0.192; p < 0.001), SP A1 (r = 0.250; p < 0.001), CCH ( = 0.187; p < 0.001), AUC Edef (r = 0.177; p = 0.001), AEPvED (r = 0.164; p = 0.003), AEPvCD ( = 0.106; p = 0.005), ( = 0.213; p < 0.001), ( = 0.183; p < 0.001), RMSErrorForce ( = 0.222; p < 0.001), DA_ext ( = 0.111; p = 0.003) und Epsilon ( = 0.261; p < 0.001) wurden statistisch signifikante positive Korrelationen mit dem Alter der Probanden festgestellt. Statistisch signifikante negative Korrelationen mit dem Alter wurden für A2 time ( = -0.123; p = 0.001), PachySlope (r = -0.394; p < 0.001), A1 dArc Length ( = -0.272; p < 0.001), A2 dArc Length ( = -0.206; p < 0.001) and bIOP ( = -0.223; p < 0.001) and DA_cor_by_DA_ext ( = -.110; p = 0.004) und E A1 ( = -0.232; p < 0.001) ermittelt. PachySlope (p < 0.001; Mittelwerte: 40.693 vs. 44.345 m) war bei weiblichen Probanden höher, während Whole Eye Movement Max [ms] (p = 0.001; Mittelwerte: 21.799 vs. 21.537 ms) bei Männlichen höher war. Es zeigte sich weiters, dass Corvis Parameter von mehreren anderen Augenmessungen (nämlich Augenlänge, Corneadicke, K-Werte, Corneadurchmesser, Kammervolumen und Vorderkammertiefe) abhängig sind. Werte für die Retinadicke zeigten die besten Korrelationen mit dem Viskositätsparameter g. Parameter für das Maculavolumen zeigten konstante Korrelationen mit CBI, RMSErrorForce, PachySlope, A2 dArc Length, DA Ratio Max (1mm) and DA Ratio Max (2mm), SP A1, g, CCH, A1 Deformation Amp und Epsilon. Außerdem waren CCT Werte, welche mit Corvis gemessen wurden im Vergleich zu Pentacam Werten significant höher (Mittlere Differenzen 8.39 13.97 m und 8.30 11.54 m). Diskussion: Einige der schlecht wiederholbaren Messungen könnten aufgrund der Abhängigkeit von Whole Eye Movement zustande kommen. A2 Deflection Area zeigt bessere Konstanz, je mehr Zeit zwischen den Messungen liegt, was darauf hinweisen könnte, dass die Kornea eine gewisse Erholungszeit benötigt und dass wiederholte Messungen aufgrunddessen verändert sein können. A2 Velocity, A1 Deflection Amp., HC Deflection Area, A1 dArc Length and 2nd A2 Def Amp. zeigen exzellente oder gute Wiederholbarkeit, jedoch schlechte Reproduzierbarkeit zu verschiedenen Tageszeiten, was ein Hinweis für korneale Tagesschwankungen sein könnte. Die meisten Corvis Parameter sind von anderen Vermessungsparametern des Auges (Augenlänge, Corneadicke, K-Werte, Corneadurchmesser, Kammervolumen und Vorderkammertiefe) abhängig, welche nicht die Steifheit des Gewebes wiederspiegeln. Weiters scheinen CCT Messungen mit Pentacam und Corvis nicht gleichwertig zu sein und sollten daher nicht als austauschbar angesehen werden. Außerdem zeigte sich, dass Parameter für das Maculavolumen konstant mit Indikatoren für weiche Korneas (CBI, PachySlope, A2 dArc Length, DA Ratio Max (1mm) und DA Ratio Max (2mm)) positiv korrelieren, während sie mit Indikatoren für steifes Gewebe (SP A1, g, CCH, A1 Deformation Amp und Epsilon) negativ korrelieren.

Abstract (English)

Purpose: To study the repeatability and behavior of corneal biomechanics assessed with Corvis ST (CST) and their relationship with visual acuity, Pentacam-, OCT- and OPD- derived parameters in healthy subjects. Further, to analyze the effect of age and sex on corneal biomechanics. Methods: 45 eyes from 23 healthy subjects were examined for the assessment of repeatability and reproducibility. Left and right eyes of 169 healthy, Caucasian male (85) and female (84) subjects, with ages ranging 13 to 83 years, were consecutively analyzed using Corneal Visualization Scheimpflug Technology (Corvis ST), thus providing several biomechanical parameters of the cornea. Optical Coherence Tomography (OCT), Nidek OPD III Scan (Refractometry) and Pentacam were used to assess additional data. Further, visual acuity was examined and added to the database. Results: The parameters with best reliability were Pachy and DA Ratio Max (2mm), displaying average ICCs 0.946 and CVs 3.125% in all test-retest categories. Overall, poor reliability was found for A1 length, A2 length, HC Time, A1 Deflection length, HC Deflection length, A2 Deflection length, Deflection Amp. Max [ms], Whole Eye Movement Max [ms], 2nd HC Time, kcAtMaxForceByKg, kcMeanArithByKg, KcMeanTime_by_kg, E1, E2 and E3. Statistically significant positive correlations with age were found for A1 and A2 Deformation Amp ( = 0.209; p < 0.001 and = 0.154; p < 0.001, respecitively), A1 Deflection Length ( = 0.216; p < 0.001), HC Deflection Length ( =0.128; p = 0.001), A2 Deflection Length ( = 0.115; p = 0.004), A1 Deflection Amp. ( = 0.216; p < 0.001), Whole Eye Movement Max [mm] ( = 0.165; p < 0.001), A2 Deflection Area ( = 0.141; p < 0.000), Max InverseRadius ( = 0.117; p = 0.002), ARTh (r = 0.192; p < 0.001), SP A1 (r = 0.250; p < 0.001), CCH ( = 0.187; p < 0.001), AUC Edef (r = 0.177; p = 0.001), AEPvED (r = 0.164; p = 0.003), AEPvCD ( = 0.106; p = 0.005), ( = 0.213; p < 0.001), ( = 0.183; p < 0.001), RMSErrorForce ( = 0.222; p < 0.001), DA_ext ( = 0.111; p = 0.003) and Epsilon ( = 0.261; p < 0.001). Negative correlations with age were found for A2 time ( = -0.123; p = 0.001), PachySlope (r = -0.394; p < 0.001), A1 dArc Length ( = -0.272; p < 0.001), A2 dArc Length ( = -0.206; p < 0.001) and bIOP ( = -0.223; p < 0.001) and DA_cor_by_DA_ext ( = -.110; p = 0.004) and E A1 ( = -0.232; p < 0.001). PachySlope (p < 0.001; means: 40.693 vs. 44.345 m) displayed significantly higher mean values in women, while Whole Eye Movement Max [ms] (p = 0.001; means: 21.799 vs. 21.537 ms) displayed significantly higher mean values in men. Most corneal response parameters were dependent on axial length, corneal thickness, keratometry readings, corneal diameter, chamber volume and anterior chamber depth. Retinal thickness values displayed their most constant correlations with g. Macular volume values showed consistent correlations with CBI, RMSErrorForce, PachySlope, A2 dArc Length, DA Ratio Max (1mm) and DA Ratio Max (2mm), SP A1, g, CCH, A1 Deformation Amp and Epsilon. Further, CCT measurements were significantly higher when measured with Corvis ST, compared to Pentacam. Discussion: Most Corvis Parameters show good repeatability and reproducibility. Many of the parameters with overall poor reliability may be due to their calculations dependence on Whole Eye Movement. A2 Deflection Area displays higher consistency if measurements are longer apart and may need more recovery time in between measurements to display accurate values, indicating that repeated measures slightly alternate the results. A2 Velocity, A1 Deflection Amp., HC Deflection Area, A1 dArc Length and 2nd A2 Def Amp. display excellent or good repeatability when measured consecutively, though poor reproducibility when examined at different daytimes, possibly indicating diurnal changes of the cornea. Corneal response parameters are dependent on other metrics of the eye, such as axial length, CCT, keratometry readings, corneal diameter, chamber volume and anterior chamber depth. Additionally, our study showed that CCT measurements from Corvis and Pentacam are not interchangeable. Further, macular volume parameters seemed to be consistently correlated positively with indicators for soft corneas (CBI, PachySlope, A2 dArc Length, DA Ratio Max (1mm) and DA Ratio Max (2mm)) while negatively with indicators for stiff ones (SP A1, g, CCH, A1 Deformation Amp and Epsilon).