Keratoconus: current diagnostic approach

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Keratoconus is an ectatic corneal disease, resulting in loss of visual functions in young population. Diagnosis of the disease at a moderate stage with a typical progressive clinical course is not particularly difficult; however, the diagnosis verification in a few cases is rather troublesome. This literature review systematizes modern conceptions to the keratoconus diagnosis, outlines current approaches to patients examining and diagnostics results assessing. The clinical manifestations (complaints, anamnesis data, visometry and autorefractokeratometry results) at the early stages of keratoconus with its non-progressive course are similar to ordinary myopia and regular myopic astigmatism; as a result, it is quite difficult to suspect the disease in such cases. With progressive keratoconus course, as corneal protrusion develops, the disease acquires features specific for gradual irregular corneal myopic astigmatism growth. Currently valuable pathognomonic slit-lamp signs of keratoconus are Fleischer’s ring, stromal Vogt’s striae and focal thinning of the cornea in the ectasia apex. Nowadays the gold standard of keratoconus diagnosis and screening is comprehensive examination of the cornea by means of modern computer optical scanning (Scheimpflug camera in particular) keratoanalyzers, combining keratoscopy (Placido’s disc) and keratotomography. The keratoanalyzers original software generates maps and calculates irregularity indices of the cornea shape (keratotopography), refractive power (keratometry) and thickness (keratopachimetry), as well as values the probability and stage of corneal protrusion. Such diagnostic platforms provide differential diagnosis and verification of keratoconus at the earliest signs of the topographic stage of the disease; to date, there are no effective methods, that can reliably confirm or exclude ultrastructural changes at the pretopographic stage of keratoconus.

About the authors

Liudmila S. Pateyuk

M.M. Krasnov Research Institute of Eye Diseases

Author for correspondence.
Email: sweethailtoyou@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5757-6719
SPIN-code: 9389-6307

MD, PhD

Russian Federation, Moscow

References

  1. Wang M, Swartz TS. Keratoconus and keratoectasia: Prevention, diagnosis, and treatment. New York: SLACK; 2010. 191 p.
  2. Sinjab MM. Quick guide to the management of keratoconus. Berlin: Springer; 2011. 151 p.
  3. Barbara A, Rabinowitz YS. Textbook on keratoconus: New insights. London: Jaypee Brothers Medical Publishers Pvt. Limited; 2011. 248 p.
  4. Alio JL. Keratoconus: Recent advances in diagnosis and treatment. Berlin: Springer; 2016. 371 p.
  5. Поздеева Н.А., Маслова Н.А., Зотов В.В., и др. Современные методы диагностики и хирургического лечения кератоконуса. Чебоксары: МНТК Микрохирургия глаза им. С.Н. Федорова, 2017. 143 с. [Pozdeeva NA, Maslova NA, Zotov VV, et al. Modern methods of diagnosis and surgical treatment of keratoconus. Cheboksary: Mikrokhirurgiya glaza imeni S.N. Fedorova; 2017. 143 p. (In Russ.)] EDN: IXHREG
  6. Егорова Г.Б., Рогова А.Я. Кератоконус. Методы диагностики и мониторинга // Вестник офтальмологии. 2013. Т. 129, № 1. С. 61–66. [Egorova GB, Rogova AYa. Keratoconus. Diagnostic and monitoring methods. Russ Ann Ophthalmol. 2013;129(1): 61–66]. EDN: PXZRBD
  7. Бобкова Д.О. Кератоконус: современные диагностические аспекты и вопросы классификации // Тихоокеанский медицинский журнал. 2022. № 3. С. 13–18. [Bobkova DO. Keratoconus: Current aspects of diagnosis and classification. Pacific Med J. 2022;(3):13–18]. EDN: RSVFXK doi: 10.34215/1609-1175-2022-3-13-18
  8. Santodomingo-Rubido J, Carracedo G, Suzaki A, et al. Keratoconus: An updated review. Cont Lens Anterior Eye. 2022;45(3):101559. doi: 10.1016/j.clae.2021.101559
  9. Niazi S, Jiménez-García M, Findl O, et al. Keratoconus diagnosis: From fundamentals to artificial intelligence. A systematic narrative review. Diagnostics. 2023;13(16):2715. EDN: LFKHQD doi: 10.3390/diagnostics13162715
  10. Deshmukh R, Ong ZZ, Rampat R, et al. Management of keratoconus: An updated review. Front Med (Lausanne). 2023;10:1212314. EDN: ABNFWQ doi: 10.3389/fmed.2023.1212314
  11. Каспаров А.А., Каспарова Е.А. Принципы эксимерлазерного и хирургического лечения кератоконуса // Рефракционная хирургия и офтальмология. 2002. Т. 2, № 3. С. 52–62. [Kasparov AA, Kasparova EA. Principles of excimer laser and surgical treatment of keratoconus. Refractive Surg Ophthalmol. 2002;2(3):52–62. (In Russ.)] EDN: QCPLCX
  12. Саркисова К.Г. Комбинированный кросслинкинг роговичного коллагена при прогрессирующем кератоконусе: Автореф. дис. … канд. мед. наук: 3.1.5. Место защиты: Научно-исследовательский институт глазных болезней им. М.М. Краснова. Москва, 2023. 24 с. [Sarkisova KG. Combined corneal collagen crosslinking in progressive keratoconus [dissertation abstract]: 3.1.5. Place of defence: M.M. Krasnov Scientific Research Institute of Eye Diseases. Moscow; 2023. 24 p. (In Russ.)]
  13. Балашевич Л.И. Рефракционная хирургия. Санкт-Петербург: Изд. дом МАПО, 2002. 285 с. [Balashevich LI. Refractive surgery. Saint Petersburg: Publishing house of MAPO; 2002. 285 p. (In Russ.)]
  14. Бикбов М.М., Суркова В.К., Усубов Э.Л., Титоян К.Х. Оценка значимости показателей проекционного сканирующего кератотопографа в диагностике субклинического кератоконуса // РМЖ. Клиническая офтальмология. 2017. Т. 17, № 3. С. 145–149. [Bikbov MM, Surkova VK, Usubov EL, Titoian KKh. Assessment of the significance of the keratotopography scanner in the diagnosis of subclinical keratoconus. Russ J Clin Ophthalmol. 2017;17(3):145–149. (In Russ.)] EDN: ZQTTDR doi: 10.21689/2311-7729-2017-17-3-145-149
  15. Андриенко Г.В. Визуализация и оценка передней поверхности роговицы с помощью видеокератотопографии // The EYE ГЛАЗ. 2020. Т. 22, № 2. C. 36–43. [Andrienko GV. The visualization and assessment of the anterior surface of the cornea using video keratotopography. The EYE GLAZ. 2020;22(2):36–43]. EDN: BMLLPO doi: 10.33791/2222-4408-2020-2-36-43
  16. Андриенко Г.В. Визуализация и оценка передней поверхности роговицы с помощью видеокератотопографии (часть II) // The EYE ГЛАЗ. 2020. Т. 22, № 3. С. 43–51. [Andrienko GV. Visualization and assessment of the anterior surface of the cornea by corneal topography (Part II). The EYE GLAZ. 2020;22(3):43–51]. EDN: MJDGOA doi: 10.33791/2222-4408-2020-3-43-51
  17. Ziaei A, Lanza M. Eyesight and Imaging. London: IntechOpen; 2021. 112 p.
  18. Аверич В.В. Современные методы диагностики и мониторинга кератоконуса // The EYE ГЛАЗ. 2023. Т. 25, № 4. С. 322–330. [Averich VV. Modern methods of diagnosis and monitoring of keratoconus. The EYE GLAZ. 2023;25(4):322–330]. EDN: QOHNAU doi: 10.33791/2222-4408-2023-4-322-330
  19. Егорова Г.Б., Рогова А.Я., Митичкина Т.С. Диагностические возможности конфокальной микроскопии первичных эктазий роговицы // Вестник офтальмологии. 2012. Т. 128, № 6. С. 25–29. [Egorova GB, Rogova AYa, Mitichkina TS. Diagnostic value of confocal microscopy in primary corneal ectasia. Russ Ann Ophthalmol. 2012;128(6):25–29]. EDN: PUIOWF
  20. Аветисов С.А., Егорова Г.Б., Федоров А.А., Бобровских Н.В. Конфокальная микроскопия роговицы. Сообщение 2. Морфологические изменения при кератоконусе // Вестник офтальмологии. 2008. Т. 124, № 3. С. 6–10. [Avetisov SA, Egorova GB, Fedorov AA, Bobrovskikh NV. Confocal microscopy of the cornea. communication 2. morphological changes in keratoconus. Bull Ophthalmol. 2008;124(3):6–10. (In Russ.)] EDN: JSDYGJ
  21. Фисенко Н.В., Осипян Г.А. Оптическая когерентная томография в диагностике и лечении заболеваний роговицы // Офтальмология. 2021. Т. 18, № 3S. С. 703–711. [Fisenko NV, Osipyan GA. Optical coherence tomography for diagnosis and treatment of corneal diseases. Ophthalmol. 2021;18(3S):703–711]. EDN: DEJDPV doi: 10.18008/1816-5095-2021-3S-703-711
  22. Егорова Г.В., Бобровских Н.В., Зуева Ю.С. Оптические аберрации глаза и возможности их компенсации с помощью контактных линз и хирургических вмешательств при первичных аметропиях и кератоконусе // Вестник офтальмологии. 2007. № 5. С. 47–51. [Egorova GV, Bobrovskikh NV, Zueva YS. Optical aberrations of the eye and feasibilities of their compensation by means of contact lenses and surgical interventions in primary ametropias and keratoconus. Russ Ann Ophthalmol. 2007;(5):47–51]. EDN: UIZOTX
  23. Еричев В.П., Еремина М.В., Якубова Л.В., Арефьева Ю.А. Анализатор биомеханических свойств глаза в оценке вязкоэластических свойств роговицы в здоровых глазах // Глаукома. 2007. № 1. С. 11–15. [Yerichev VP, Eremina MV, Yakubova LV, Arefyeva YuA. Ocular response analyzer in valuation of cornea’s viscoelastic properties in normal eyes. Glaucoma. 2007;(1):11–15]. EDN: HZHKQJ
  24. Нероев В.В., Ханджян А.Т., Зайцева О.В., Манукян И.В. Современные возможности прогнозирования послеоперационных осложнений и точного измерения ВГД у пациентов, оперированных методом ЛАСИК // Рефракционная хирургия и офтальмология. 2006. Т. 7, № 1. С. 5–9. [Neroev VV, Khandjyan AT, Zaitseva OV, Manukyan IV. Modern possibilities of predicting postoperative complications and accurate measurement of IOP in patients operated by LASIK. Refractive Surg Ophthalmol. 2006;7(1):5–9. (In Russ.)]
  25. Аветисов С.Э., Бубнова И.А., Антонов А.А. Биомеханические свойства роговицы: клиническое значение, методы исследования, возможности систематизации подходов к изучению // Вестник офтальмологии. 2010. Т. 126, № 6. С. 3–7. [Avetisov SE, Bubnova IA, Antonov AA. Corneal biomechanics: clinical importance, evaluation, possibilities of sistemization of examination approaches. Russ Ann Ophthalmol. 2010;126(6): 3–7. (In Russ.)] EDN: NCEGTP
  26. Анисимов С.И., Анисимова С.Ю., Смотрич Е.А., и др. Кератотензотопография — новые диагностические возможности изучения биомеханических свойств роговицы // Офтальмология. 2011. Т. 8, № 4. С. 13–17. [Anisimov SI, Anisimova SY, Smotrich EA, et al. Keratotensotopography — new diagnostic possibilities for studying of the biomechanical cornea properties. Ophthalmology. 2011;8(4):13–17]. EDN: OWVHOB
  27. Иомдина Е.Н., Петров С.Ю., Антонов А.А., и др. Корнеосклеральная оболочка глаза: возможности оценки биомеханических свойств в норме и при патологии // Офтальмология. 2016. Т. 13, № 2. С. 62–68. [Iomdina EN, Petrov SYu, Аntonov AA, et al. The corneoscleral shell of the eye: Potentials of assessing biomechanical parameters in normal and pathological conditions. Ophthalmol. 2016;13(2):62–68]. EDN: WCDCTB doi: 10.18008/1816-5095-2016-2-62-68
  28. Егорова Г.Б., Федоров А.А., Новиков И.А. Морфологические изменения при кератоконусе: интерпретация результатов конфокальной микроскопии роговицы // Современные технологии в медицине. 2018. Т. 10, № 3. С. 130–138. [Egorova GB, Fedorov АА, Novikov IА. Morphological changes in keratoconus: Interpretation of corneal confocal microscopy findings. Sovremennye tehnologii v medicine. 2018;10(3):130138. (In English).] EDN: YLLJOH doi: 10.17691/stm2018.10.3.16
  29. Аветисов С.Э., Гридин В.Н., Бубнова И.А., и др. Перспективы раннего выявления кератоконуса на основе построения систем машинной диагностики структурных изменений роговицы // Вестник офтальмологии. 2022. Т. 138, № 1. С. 100–106. [Avetisov SE, Gridin VN, Bubnova IA, et al. Prospects for early detection of keratoconus based on systems built for computer-assisted diagnostics of structural changes in the cornea. Russ Ann Ophthalmol. 2022;138(1):100–106]. EDN: UOAOZM doi: 10.17116/oftalma2022138011100
  30. Эргашев М.Б., Поздеева Н.А., Маслова Н.А., Пикусова С.М. Скрининг ранних признаков кератоконуса при планировании кераторефракционной хирургии // The EYE ГЛАЗ. 2022. T. 24, № 4. C. 7–12. [Ergashev MB, Pozdeeva NA. Maslova NA, Pikusova SM. Screening for keratoconus early signs in planning keratorefractive surgery. The EYE GLAZ. 2022;24(4):7–12]. EDN: KXRHJT doi: 10.33791/2222-4408-2022-4-7-12
  31. Патеюк Л.С. Кольцо Флейшера при «субклиническом» кератоконусе (клинический случай) // Офтальмология. Восточная Европа. 2022. Т. 12, № 4. С. 490–499. [Pateyuk LS. Fleischer ring in “subclinical” keratoconus (clinical case). Ophthalmology. Eastern Europe. 2022;12(4):490–499]. EDN: JDCJKH doi: 10.34883/PI.2022.12.4.019
  32. Солодкова Е.Г., Балалин С.В., Фокин В.П. Влияние различных факторов на биомеханические свойства роговицы в норме и при прогрессирующем кератоконусе // Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. 2023. Т. 20, № 1. C. 38–45. [Solodkova EG, Balalin SV, Fokin VP. The influence of different factors on corneal biomechanical properties in norm and in progressive keratoconus. J Volgograd State Medical University. 2023;20(1):38–45]. EDN: FKPDXP doi: 10.19163/1994-9480-2023-20-1-38-45
  33. Подтынных Е.В., Басинская Л.А., Комаровских Е.Н. Современные представления об этиопатогенезе и методах диагностики кератоконуса (обзор литературы) // Вестник ОГУ. 2015. № 12. С. 188–196. [Podtynnykh EV, Basinskaya LA, Komarovskikh EN. Modern ideals about etiopathogenesis and methods of diagnosis of keratoconus (review). Vestnik Orenburg State Univer. 2015;(12):188–196]. EDN: VNYWUT
  34. Фабрикантов О.Л., Манаенкова Г.Е. Этиология, патогенез, клиника, классификация, лечение кератоконуса (обзор литературы) // Сибирский научный медицинский журнал. 2017. Т. 37, № 4. С. 64–72. [Fabrikantov OL, Manaenkova GE. Etiology, pathogenesis, clinical picture, classification, treatment of keratoconus (review). Siberian Scientific Med J. 2017;37(4): 64–72]. EDN: ZFTRHV
  35. Терещенко А.В., Демьянченко С.К., Тимофеев М.А. Кератоконус (обзор) // Саратовский научно-медицинский журнал. 2020. Т. 16, № 1. С. 293–297. [Tereshchenko AV, Demyanenko SK, Timofeev MA. Keratoconus (review). Saratov J Med Sci. 2020;16(1):293–297]. EDN: OCKDKA
  36. Каспарова Е.А. Современные представления об этиологии и патогенезе кератоконуса // Вестник офтальмологии. 2002. Т. 118, № 3. С. 50–53. [Kasparova EA. Modern ideas about the etiology and pathogenesis of keratoconus. Bull Ophthalmol. 2002;118(3):50–53. (In Russ.)]
  37. Бикбов М.М., Бикбова Г.М. Эктазии роговицы (патогенез, патоморфология, клиника, диагностика, лечение). Москва: Офтальмология, 2011. 168 с. [Bikbov MM, Bikbova GM. Corneal ectasia (pathogenesis, pathomorphology, clinic, diagnosis, treatment). Moscow: Oftal’mologiya; 2011. 168 p. (In Russ.)]
  38. Григорян А.В., Торопыгин С.Г., Чащина Е.С. Этиология и патогенез различных форм эктазий роговицы // Катарактальная и рефракционная хирургия. 2012. Т. 12, № 4. С. 11–15. [Grigoryan AV, Toropygin SG, Chashchina ES. The ethiology and pathogenesis of the main forms of corneal ectasia. Cataract Refractive Surge. 2012;12(4):11–15]. EDN: POOFPV
  39. Бикбов М.М., Бикбова Г.М., Халимов А.Р., и др. Эктазии роговицы: избранные лекции ГБУ «Уфимский научно-исследовательский институт глазных болезней АН Республики Башкортостан». Москва: Апрель, 2018. 123 с. [Bikbov MM, Bikbova GM, Khalimov AR, et al. Corneal ectasia: Selected lectures of the Ufa Scientific Research Institute of Eye Diseases of the Academy of Sciences of the Republic of Bashkortostan. Moscow: Aprel’; 2018. 123 p. (In Russ.)]
  40. Балашевич Л.И., Качанов А.Б., Головатенко С.П. Развитие кератэктазии после эксимерных лазерных рефракционных операций // Офтальмохирургия. 2009. № 6. C. 4–9. [Balashevich LI, Kachanov AB, Golovatenko SP. Development of keratectasia after excimer laser refractive surgery. Ophthalmosurg. 2009;(6):4–9. (In Russ.)] EDN: NBPQGN
  41. Першин К.B., Пашинова Н.Ф. Осложнения LASIK: анализ 12 500 операций // Русский медицинский журнал. 2000. Т. 4, № 1. С. 96–100. [Pershin KB, Pashinova NF. Complications of LASIK: Analysis of 12,500 operations. Russ Med J. 2000;4(1): 96–100. (In Russ.)]
  42. Васильева И.В., Костенев С.В., Васильев А.В. Разработка классификации пеллюцидной маргинальной дегенерации роговицы на основе исследования взаимосвязи функциональных и рефракционных изменений // Офтальмологические ведомости. 2021. Т. 14, № 4. C. 19–26. [Vasilieva IV, Kostenev SV, Vasiliev AV. Pellucid marginal degeneration classification development based on investigation of relationship between functional and refractive changes. Ophthalmol J. 2021; 14(4):19–26]. EDN: TAPVZV doi: 10.17816/OV79626
  43. Васильева И.В., Костенев С.В., Васильев А.В. Анализ значимости кератотопографии, кератопахиметрии и оптической когерентной томографии роговицы в дифференциальной диагностике пеллюцидной маргинальной дегенерации роговицы и кератоконуса // Офтальмология. 2022. Т. 19, № 3. С. 565–570. [Vasilieva IV, Kostenev SV, Vasiliev AV. Analysis of the significance of keratotopography, keratopachymetry and optical coherence tomography of the cornea in the differential diagnosis of pellucid marginal corneal degeneration and keratoconus. Ophthalmol. 2022;19(3):565–570]. EDN: DCHCHI doi: 10.18008/1816-5095-2022-3-565-570
  44. Слонимский Ю.Б., Слонимский А.Ю., Корчуганова Е.А. К вопросу о рациональном ведении пациентов с острым кератоконусом // Офтальмология. 2014. Т. 11, № 4. С. 17–25. [Slonimskiy YuB, Slonimskiy AYu, Korchuganova EA. Rational management of acute keratoconus. Ophthalmol. 2014;11(4): 17–25]. EDN: TDPUST doi: 10.18008/1816-5095-2014-4-17-25

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Cornea anterior surface reflexes in keratoconus: a — autorefractokeratometry four dot marks displacement (red arrows indicate spot light reflexes shift adjacent to ectasia apex); b — Placido disk mires-rings distortion (red arrows indicate concentric light reflexes convergence adjacent to ectasia apex).

Download (3MB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Slit-lamp imaging of keratoconic cornea (red arrows point keratoconus signs): a — Fleischer ring; b — Vogt’s striae; c — fading star or firework symptom; d — stromal nerves.

Download (2MB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Cornea anterior surface elevation maps in keratoconus: the local elevation of the cornea anterior surface relatively to the «best-fit sphere» is indicated in yellow with the numerical value (microns) of the protrusion level.

Download (2MB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Cornea anterior surface keratometry maps in keratoconus. The numerical values of the cornea refractive power (diopters) at each point of the map are indicated. Typical keratoconus patterns: а, b — asymmetric «bow-tie» with inferior steepening; c — «bow-tie» with screwed axes; d–f — local inferior steepening; g — «baby bow-tie»; h — «crab claw», or «kissing birds».

Download (3MB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Cornea pachymetry maps in keratoconus: а–c — inferiorly displaced thinnest point; c, d — significant decrease in minimal cornea thickness.

Download (2MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».