円錐角膜の画像診断法 Matalia H, Swarup R

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DOI: 10.4103/0301-4738.X.S.C.
DOI: 10.4103/0301-4738.X.S. DOI: 10.4103/0301-4738.116058

円錐角膜の診断は、プラシドディスクに基づく角膜トポグラファ、標高ベースのトポグラファー、最近では光干渉断層計（OCT）など優れた診断装置の出現により、単なる臨床診断から大幅に改善されています。 これらの機器は、初期の円錐角膜を見つけるのに非常に敏感であり、屈折矯正手術後の外反症などの深刻な合併症を避けるのに役立ちます。 これらの機器はそれぞれ長所と短所があるが、それでも臨床の場ではそれぞれが独自の位置を占めている。 現在、プラシドディスクを使用したトポグラファーは、世界中で最もよく使用されているトポグラファーです。 このようなトポグラファーは多くのメーカーが製造しており、それぞれ異なった技術や色で表示されています。 そのため、直接比較することはできません。 円錐角膜の診断と定量化のために、これらのトポグラファーに基づく様々な定量的指標が、異なる著者によって提案され、検証されています。 OCTは、より高い解像度と深い透過性を持ち、円錐角膜の診断のための武器として位置づけられている。 角膜トポグラフィー、イメージング、円錐角膜、光干渉断層計、プラシドディスクベーストポグラフィー

How to cite this article:
Matalia H, Swarup R. Imaging modalities in keratoconus.This articleは角膜のイメージングモダリティを紹介する。 Indian J Ophthalmol 2013;61:394-400

How to cite this URL:
Matalia H, Swarup R.Imaging modalities in keratoconus. Indian J Ophthalmol 2013 ;61:394-400. 入手先：https://www.ijo.in/text.asp?2013/61/8/394/116058

円錐角膜は近年、確実に有病率が上昇している。 これは、円錐角膜との関連性が高いことが知られているアレルギー性眼疾患を伴う都市化による患者数の増加によるものと思われます。 また、一般眼科医や屈折矯正外科医の円錐角膜に対する認識も高まっていることが考えられます。 しかし、病気の早期発見を可能にする診断機器の改良の役割も見逃せません。 これらの診断機器のおかげで、この病気をより早く診断できるようになり、新しい治療法のおかげで治療の選択肢が増えた。
中程度から重度の円錐角膜の臨床診断は、角膜中央部の菲薄化と突出、Vogt線条、Frischerリング、網膜鏡検査でのはさみうち反射などの古典的徴候があればかなり容易である。 レーシック検査は、レーシック後の円錐角膜の危険因子である軽度の円錐角膜と挫折角膜を識別するのに有効です。 最近では、コラーゲンクロスリンキングによって、早期および挫折型の円錐角膜にスポットライトが当てられるようになりました。 コラーゲンクロスリンクは、角膜が薄くなりすぎてクロスリンクができなくなる前に、円錐角膜の早期診断の必要性を高めています。
角膜の曲率、厚さ、組織構造の微妙な異常を診断するために、様々な最新の画像診断が利用可能です。 歴史的に角膜の画像診断は、写真によるプラシドディスク検査、ケラトメトリー、フォトケラトスコピー、そして最後にコンピュータ支援によるビデオケラトスコピーで行われていた。 円錐角膜の最も重要な画像診断の一つである角膜トポグラフィーは、プラシドディスクを用いた装置からスリットスキャンやScheimpflugイメージング装置へと発展してきた。 プラシドディスクを用いた装置は、現在でも角膜前面の曲率変化を診断する高感度な装置であるが、角膜後面外反の初期の兆候を見落とす可能性がある。 Scheimpflugイメージングや光干渉断層計（OCT）のような新しい装置は、角膜変性症の初期の指標をイメージングする上で有用な補助手段となる。
円錐角膜の診断と定量化を補助するために、さまざまな定量指標が異なる著者によって提案・検証されている。 円錐角膜の診断に加えて、OCTのような精密な角膜画像診断法は、外反の範囲、菲薄化の程度、および関連する局所的なデスメ膜の不整を評価するのに役立つことがある。 これらは、コラーゲンクロスリンクやラメラ角膜形成術などの外科的介入の計画やフォローアップに役立ちます。 共焦点顕微鏡などの画像診断装置は、未使用角膜とクロスリンク角膜の細胞構造を評価する役割を持つが、診断における役割は限定的である。

Review of Literature and Discussion

Computer-assisted videokeratoscopy/placido disc based corneal topography
Over the past couple of decades are mandatory part in Cornea and refractive surgery practice.Computer Assisted Videokeratoscope is a computer-assisted vokeratoscopy, and compacting disc based corneal topography.The computer-assisted videratoscopy is a computer-assisted vokeratoscopy. また、多焦点眼内レンズやトーリック眼内レンズの普及に伴い、白内障手術においてもトポグラフィーを使用する道が開かれました。 臨床で最も一般的に使用されているトポグラファーは、プラシドディスクの原理を応用したものです。 現在、このようなトポグラファーは数多くありますが、エレベーションベースのトポグラフィーも急速に人気を集めています。 使用される装置は主に、プラシドディスクタイプのノーズコーンか、異なる数、時には色の濃淡リングからなる大きなプラシドディスクのどちらかです。 中央のカメラは、角膜上の薄い涙液膜に反射したプラシドディスクの画像をコンピュータベースのシステムに取り込み、データを解析します。 良い品質のスキャンは正確な曲率測定の必須条件であり、安定した涙液膜と良い患者の固定、瞼が上下の象限をほとんど覆わない角膜の十分な露出が必要とされます。
地形スケール
地図上の暖色系（赤、オレンジ）は角膜が急で視角が高いことを示し、寒色系（スミレ、青）は角膜が平らで視角が低いことを示し、緑と黄色は正常な角膜に見られる色を示しています。 これらの色は、ほとんどの「標準的な」スケールに当てはまります。 しかし、トポグラファーによって色の段階が異なるため、2人のトポグラファーを比較することは困難です。 同じ角膜のトポグラフィーでも、色の段階が変われば見え方も変わってきます。 ステップが小さいと初期の円錐角膜を拾う感度が上がるが、正常な角膜を円錐角膜と誤診する可能性があり、逆にステップが大きいと初期の変化を見落とす可能性がある。 したがって、トポグラフィーは色やパターンだけで評価してはいけない。

図1：同じ円錐角膜の患者のトポグラフィーで、色の段差が異なる（a）0.5Dの段差と（b）1．0D、パターンの変化を示す ここをクリック

絶対スケールまたは標準化スケール
絶対スケールマップは、特定の機器に対して同じ固定色分けシステムを持ち、同じ色は常に同じディオプトリックステップ、ディオプトリック最小値と最大値を表わします。 これらのマップは、異なるマップの直接比較（例：円錐角膜の進行分析）や、重大な病変の検出に適している。 しかし、ステップが大きいため（あるシステムでは0.5D、他のシステムでは1.5D）、曲率の微妙な変化を示さず、微妙な局所的変化（例えば初期の円錐角膜）を見逃してしまうという欠点がある。
正規化または相対スケール
正規化マップにはそれぞれのマップに異なる色のスケールが割り当てられている。 コンピュータはマップの最小および最大ディオプトリック値を識別し、色の範囲を自動的に分配します。 コンピュータは、与えられた角膜に存在する範囲に従って、その色の範囲を縮小したり拡大したりする。 一般的に各色に割り当てられるディオプトリックの範囲は、絶対的なマップに比べて小さいため、より詳細な地形を示すことができるという利点があります。 欠点は、同じ角膜でも異なる地図の色は段差があり、色の意味が失われるため、直接比較することができないことである。
曲率・パワーマップ
軸方向曲率図または矢状面曲率図
最もよく使われるマップである。 角膜表面のある点での中心に対する軸方向の曲率を測定する。 角膜の全体的な形状を評価するのに有用である。 このマップの最大の利点は、マップのパターン診断が可能で、マップを正常と異常に分類できることである。 例えば、円錐角膜では半径方向の軸が歪んだ非対称のbow tieパターン、透明縁変性症では “蝶 “や “蟹爪 “パターンなど、様々な疾患の典型的な地形パターンを用いて簡単に識別することができる。
接線方向曲率図、瞬時曲率図、経線方向曲率図
角膜表面のある点での曲率を、特定のリング上の他の点に対する経線方向で測定するものである。 接線方向曲率図は、局所的な曲率変化を検出する感度が高いため、軸方向曲率図では見逃される可能性のある初期の変化を検出するのに有用である。 角膜周辺部ではアキシャルマップよりも精度が高い。 欠点は、局所的な変化を検出するため、より多くの変動にさらされることであり、そのため、同じ病気であっても、同じようなトポグラフィーが得られず、パターン診断が困難となる。
標高図
標高は、プラシドベーストポグラファーによって直接測定されないが、ある仮定によって標高図を作成することができる。 角膜表面の点の標高は、基準面に対する角膜表面の点の高さ（ミクロン単位）を表示する。 ほとんどの装置では基準面は球面ですが、システムによっては楕円体、トーリック楕円体、トーラスなど他の様々な形状を基準面として使用することが可能です。 ベストフィット球と呼ばれる実際の角膜表面の最適な数学的近似は、すべての立面図に対して個別に装置ソフトウェアによって計算されます。 ベストフィット球の大きさや曲率半径は、同一人物でも検査ごとに異なります。 また、同じ地表でも参照する地表が異なると、異なる地表に見えることがあります。 したがって、基準値となるベストフィット球が微妙に異なるであろう2つの標高地図を直接比較することは難しく、直感的に比較することしかできない。 いくつかの標高ベースのトポグラファーは、2つの異なる読み取り/マップのベストフィット球の曲率半径を変更し、そのように一致させるオプションがあります。 また、生データや “品質スコア “を使ってスキャンの品質を確認することも重要です。 また、このような直接比較には、2つの地図のX-Yアライメントが必要であるが、標高ベースのトポグラファーはこれを行うことができる。
統計指標
異なる市販のシステムでは、指標に異なる名前を付けているが、それらは同様の方法で計算され同様の機能を果たしている。 一般的な指標は以下の通りである。 シミュレーション・ケラトメトリー(SimK)。 ケラトメトリーに相当し、3mmゾーンでの平均度数から、最も急な軸とそれに90°の軸で計算されます。 差は円柱（Cyl）としてとられる。 また、最も平坦な軸（MinK）を測定することも可能です。 表面非対称指数（SAI）。 180°離れた同一リング上のポイント間の角膜パワーの差で、円錐角膜などの進行度を数値化することができます。 中心4.5mmの点をその周囲の点と比較します。 値が高いほど表面の凹凸が大きいことを示します。 中心から3mm下方の5点と30°間隔の上方の5点のパワー差から計算されます。 その他、角膜一様性指数（CUI）、予測角膜視力（PCA）、点広がり関数（PSF）など、各機器に固有の指標が多数存在する。 角膜指数が正常な患者でも、眼の光学系の他の部分の障害によって視力が低下することがあることに注意。
円錐角膜の定義
Rabinowitzは、角膜の亜型を検出するために軸位と臨床兆候に基づく分類体系を開発した。 「円錐角膜」は、細隙灯で観察して、間質の菲薄化などの明らかな臨床的徴候が認められ、典型的なトポグラフィーパターン（歪んだ橈骨軸を持つ非対称の蝶ネクタイ）を伴う臨床疾患である。 早期円錐角膜」では、細隙灯の所見はありませんが、網膜鏡検査で鋏角が明らかになります。 また、典型的なトポグラフィー（橈骨軸が歪んだ非対称的なbow tie）も認められます。 “Forme fruste keratoconus” または “topographic keratoconus” は、細隙灯所見も網膜鏡検査でのscissoringもありませんが、典型的なトポグラフィー（歪んだ橈骨軸を持つ非対称の bow tie）が再び存在します。 「円錐角膜の疑い」は、円錐角膜に進行する可能性があると思われる、トポグラフィー上の下方または中央の急勾配を有する患者を示すキャッチオール用語である。 この用語は、円錐角膜に進行して初めて不顕性円錐と分かるため、不顕性円錐と同義ではない。 円錐角膜の疑いがあるとされた患者の多くは、臨床的な円錐角膜を発症しない。
Topographic pattern recognition: 正常角膜と円錐角膜
正常角膜のトポグラフィー
両眼のトポグラフィーは、しばしば鏡像対称を示す。 この現象は、enantiomorphismと呼ばれる。 Rabinowitzらは、正常な眼の軸方向曲率マップのトポグラフィーのパターンとして、円形、楕円形、上方傾斜、下方傾斜、対称的な蝶形、軸が歪んだ対称的な蝶形、下方傾斜した非対称的な蝶形、上方傾斜した非対称的蝶形、半径方向に歪んだ非対称的蝶形（SRAX）、不規則を挙げることができ、その分布は、Radius、Oval、上方傾斜した非対称的な蝶形の3つに分類される。 30°以上のskewingは有意に異常と表現される。

図2：プラカードベースのトポグラフィの軸地図における様々なパターンの分類。 上段Aは円形、Bは楕円形、Cは上方スティープニング、Dは下方スティープニング、Eは不規則、Fは対称的ボウタイ、Gは半径方向軸が歪んだ対称的ボウタイ、Hは下方スティープニングの非対称的ボウタイ（AB/IS）、Iは下方スティープニングの非対称的ボウタイ、上方スティープニング。 J, radial axesが歪んだ非対称bow tie (AB/SRAX) Click to view

円錐角膜のトポグラフィー
円錐角膜には軸上トポグラフィー図に見られる、正常者にはない3つの特徴がある。 角膜度数の増加領域が度数の減少領域と同心円状に囲まれていること、下方と上方の度数の非対称性、水平子午線の上下に最も急な半径軸の歪み、半径軸の歪みを伴う非対称bow tie (AB/SRAX) パターンである。 AB/SRAXパターンは正常患者の0.05%にしか見られないが、円錐角膜の患者ではほぼ普遍的に見られるパターンである。 このような人は、円錐角膜の臨床的証拠がない場合でも、高度に疑ってかかる必要がある。 中心円錐に対称的なbow tie patternを示すものは少ないが、通常は下方のループが大きい。 まれに中心円錐がbow tie patternを示さず、中心部の急勾配のみを示すことがあるが、K値は通常急勾配（>47.20 D）である。
一般に知られている指標は、Rabinowitz/Mc Donnel、前田/Klyce、Rabinowitz/RasheedのKISA%などである。 Rabinowitz/Mc Donnelの診断基準は、中心K値> 47.20 Dと前後非対称（I-S値）> 1.4 Dという二つのトポグラフィー由来の指標で構成され、Rabinowitz/RasheedはKISA%で円錐角膜を診断している。 KISA%指数は通常、アキシャルマップに適用される。 トポグラフィーに4つの指標を使用する。

ここでのK値は47.2Dにアクセスする中心角膜値（すなわち、K-47.2）である。 I-Sまたは下-上非対称、ASTは（Sim K1-SimK2）から、SRAXは水平子午線の上下の2つの急軸の間の角度（2つの角度のうち小さい方）180から計算されます。

図3：SRAXの計算：SRAXは水平子午線の上下にある2つの急軸のなす角（2つの角度のうち小さい方）180から計算される。 この例では、2本の急軸が120°の角度を形成しているので、SRAX = 60 (180-120) Click to view

KISA% > 100％は円錐角膜を強く示唆すると考えられています。 RabinowitzとRasheedは、100%のカットオフ値で、KISA%は99.6%の症例で正しい診断を決定することを示した。 同様に、Sedghipourらは、円錐角膜の診断について、感度96％、特異度100％、陽性適中率100％、陰性適中率96.15％と報告している。 しかし、Liらの研究では、円錐角膜の68.9%しか検出できなかったことから明らかなように、KISA%は円錐角膜の疑いやごく初期の円錐角膜に使用すると、あまり感度が良くない可能性があります。 カットオフ値を60-100%に下げることで、早期の円錐角膜症例も検出できるようになるかもしれません。 その他の指標としては、前田らのKPI（keratoconus prediction index）とKCI%（keratoconus index）、SmolekとKlyceのKSI（keratoconus severity index）、SchwiegerlingとGreivenkampのZernikes polynomialsによるZ3、Mc MahonらのKSS（keratoconus severity score）などがある。 .

表1：円錐角膜の診断のためのインデックスベースのシステム ここをクリックして表示

表2． 円錐角膜の各段階の定義 ここをクリック

頂部偽円錐角膜
最も多い原因はコンタクトレンズ（ハードとソフトの両方）の装着で、円錐角膜との区別が非常に難しい下方急勾配のパターンが誘発されることがあります。 しかし、これらのパターンは、コンタクトレンズの使用を中止すると、時間とともに消失する。 また、瞼を引っ込める際に眼球が下方に圧迫されたり、眼球が上方または下方に回転して位置がずれたり、ミレーのデジタル化が不完全でドライスポットが形成され、これが下方のスティープニングに類似するなどのトポグラフィー技術上の誤りから偽円錐角膜になることがある。 その他、pellucid marginal degeneration , Terrien’s marginal degeneration, keratoglobus, scarred cornea, and prior ocular surgery.

Figure 4: Pseudokeratoconus: この図は角膜を真似た正常眼のミスアライメントの重要性を示しています。 (a) 規則乱視の正常な被検者の軸方向のトポグラフィーである。 (b）円錐角膜を模倣した橈骨軸の歪みを示すズレを持つ同じ被写体。 (c)眼球像のオーバーレイと(d)miresのオーバーレイは明らかなズレを示す Click here to view

図5：偏心円錐率を模倣する可能性がある、透明帯縁変性症による典型的な「蟹爪」および「蝶翼」パターンを示した軸湾曲地図。 注意深い細隙灯検査と標高に基づくトポグラフィーにより円錐角膜との鑑別が可能である ここをクリック

角膜OCTth
角膜厚測定（pachymetry）は角膜や他の外反症において重要な診断および外科的応用である。 スポットパチメトリーしか提供しない超音波パチメーターとは異なり、角膜の正確なパチメトリーマップを得るためのOCT技術の使用は、2006年にLiらによって初めて報告されました。 OCT は、角膜の厚さの高解像度断面分析を提供する非接触型イメージングモダリティです。 前眼部OCTの出現に先立ち、いくつかの研究者が市販の網膜OCTスキャナーを用いて角膜のイメージングを試みている。 網膜OCTスキャナーは角膜の中心部の厚さを測定することができるが，走査速度が遅く，その結果生じるモーションアーチファクトのために，パチメトリックマッピングは不可能である。
現在では、角膜の厚さを画像化し測定できる様々な高速OCTスキャナーが利用可能である。 フーリエドメイン技術は、より高い軸解像度でより速いスキャン取得速度の利点を提供します。 Liらは，円錐角膜におけるOCTの診断的有用性を評価するために，いくつかの定量的なパラメータを提案した。 著者らは、円錐角膜の診断に高い感度と特異性を示した5つのOCTパラメーターを同定した.

Figure 6: Optovue RTVue光干渉断層撮影（OCT）のパラメトリックマップで、傍中心角膜の著しい薄層化を示す。 ほぼすべての定量的指標がカットオフ値を超えており、円錐角膜の診断が確定した。 ラインスキャンでは、軽度の瘢痕化に伴う前方間質の高反射も認められる ここをクリック

1. 最小値-中央値。 (カットオフ値：62.6ミクロン）。
2. I-S：下方（I）オクタントの平均厚さから上方（S）オクタントの厚さを引いた値（カットオフ値：31.3ミクロン）です。
3. IT-SN：ITオクタントの平均厚さからSNオクタントの厚さを引いた値（カットオフ値：48.2ミクロン）
4. 最小値（カットオフ値491.6ミクロン）
5. 最小値の垂直位置です。 角膜頂点より上の位置は正の値、頂点より下の位置は負の値（カットオフ値：716ミクロン）

近年、フーリエドメインOCTによる上皮厚プロファイルマップが、円錐角膜初期の兆候とされる微妙な上皮変化を検出するのに有用であることがわかってきた。 初期の円錐角膜では、錐体部上皮の菲薄化が角膜前面の地形変化を覆い隠すことがある。 高周波超音波は、過去に、早期円錐角膜の診断に有用な正確な上皮の厚みプロファイルを示すことが示された。しかし、フーリエドメインOCTは、角膜上皮の同様の分析を行うより簡単な非侵襲的手段を提供する。
OCTはまた、コラーゲンクロスリンクのような外科的介入後の角膜の光学的特性を研究するのに非常に有用なツールである。 クロスリンキング後の最初の数週間は、前部間質でかすかな高反射が認められる。 術後1ヶ月前後で、角膜の架橋領域と非架橋領域の間に明瞭な境界が認められる。 この境界線は通常3ヶ月で消失し、角膜によっては深部の間質にかすかな不規則な高反射線に置き換わる。 OCT は、過去の水腫による Descement 膜の不規則性を確認するのに非常に有用なツールであり、深部前方ラメラ角膜移植術（DALK）などの外科的介入に関する意思決定の一助となる。 高解像度のハンドヘルドOCTは、DALKの場合に残存する角膜の範囲を知るために非常に有用なツールになります。 OCTはまた、角膜内リングセグメントより後方の角膜ストロマを示すことができます。 角膜移植後のOCTは、創の構造と創の後方への付着を研究し、縫合糸の除去について決定するのに役立ちます。

図7：術後3週間の診察で架橋角膜と非架橋角膜の接合部に明確な境界線を示すOCT クリックして表示

図8.架橋角膜と非架橋角膜の境界線 (a-c) 円錐角膜の患者に見られるDescemet膜（DM）不整の様々な形態で、古い水腫の可能性を示唆。 深層ラメラ角膜形成術などの手術を検討する際、DM凹凸の有無は手術方法の選択に影響を与える可能性がある ここをクリック

図9 OCT上の上皮プロファイル：初期のエクスタシーでは錐体の頂部上皮が薄くなるため角膜前面における地形変化を隠すことができる。 (a)は前面の円錐角膜の変化が少ないforme fruste角膜のアキシャルマップ、(b)は同じ眼の後方隆起を示し、著しい隆起を示す。(c)はOptovue RTVue OCTでの角膜全体のパチメトリと(d)上皮厚マップである。 局所的な上皮の菲薄化が円錐を隠していることを示す ここをクリック

結論

まとめると。 角膜トポグラフィーは、円錐角膜を診断するための優れたツールです。 トポグラフィーの指標は、円錐角膜の初期および境界例を検出し、分類するのに役立ちます。 プラシドディスクベースの装置は円錐角膜の診断に非常に有用なツールですが、角膜の後面の変化を示すことはできません。 新しい診断機器である標高計やOCTは、角膜の後面を可視化するのに役立ち、また角膜全体のパチメトリーを正確に把握することができます。 これらの新しい治療法は、円錐角膜を前臨床段階で診断するのに役立ち、早期治療を可能にします。

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Figures

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