Reproduzierbarkeit und Validität eines neuen automatisierten Verfahrens der spiegelmikroskopischen Hornhautendothelanalyse

Ziel dieser prospektiven Studie war die Prüfung der Reproduzierbarkeit eines automatisierten Verfahrens der Hornhautendothelanalyse und die Beurteilung seiner Validität im Vergleich zu einer Standardmethode.

Personen und Methoden: Verwendet wurde ein Kontaktspiegelmikroskop mit integrierter Videokamera (Tomey EM-1000) und ein Computer (IBM kompatibler PC, 486DX33) mit zugehöriger Software (Tomey EM-1100, Version 0.94). Grundprinzip des Verfahrens ist die direkte Überführung eines Videoendothelbilds (Fläche: 0,312 mm²) in ein digitalisiertes Computerbild und dessen automatisierte Prozessierung unter Umgehung einer Filmvorlage. Die Methode wurde bei 67 Probanden mit unauffälliger Hornhaut (Alter: 30,9±8,6 Jahre) angewendet. Bei 42 Normalprobanden wurde die Zelldichte 3mal von demselben Untersucher (Retest-Stabilität), bei 25 Probanden je 1mal von 3 verschiedenen Untersuchern (Objektivität) bestimmt. Festgehalten wurden der nach Analyse des Rohbilds vom Rechner ermittelte Zelldichtewert sowie ein 2. Wert nach Korrektur des prozessierten Bilds durch den Untersucher. Zusätzlich wurde die Endothelzelldichte anhand von Photographien (Spiegelmikroskop Bio Optics LSM 2000 A) in Fixed-frame-Technik durch manuelles Auszählen ermittelt (Validität).

Ergebnisse: Bezüglich der korrigierten Zelldichtewerte waren sowohl die Reteststabilität (Reliabilitätskoeffizient r = 0,943) als auch die Objektivität (r = 0,904) hoch. Die Werte der automatisierten Methode (2415±214 Zellen/mm²) und nach manuellem Auszählen (2431±228 Zellen/mm²) waren nicht signifikant verschieden (p = 0,898). Die mittlere Abweichung betrug 3,3±2,4%, wobei keine systematische Abweichung in eine Richtung vorlag. Die unkorrigierten Zelldichtewerte (2252±190 Zellen/mm²) lagen im Mittel um 7,2±2,6% unter den korrigierten. Bezüglich der unkorrigierten Werte waren die Reteststabilität (r = 0,856) und die Objektivität (r = 0,737) zufriedenstellend. Der unkorrigierte Wert war gegenüber dem durch manuelles Auszählen ermittelten Wert signifikant erniedrigt (p<0,001).

Schlußfolgerung: Das getestete Endothelanalyseverfahren liefert bei normaler Hornhaut schnell zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse, vorausgesetzt, daß vom Korrekturmodus der Software Gebrauch gemacht wird.

Purpose: This prospective study was designed to test the reproducibility of a new automated technique for analyzing the corneal endothelium and to assess the validity of the technique by comparing it with a standard method.

Subjects and methods: We used a contact specular microscope combined with a video camera (Tomey EM-1000) and a computer (IBM compatible PC, 486DX33) with suitable software (Tomey EM-1100, version 0.94). Video images of the corneal endothelium (area: 0.312 mm²) were passed directly into the computer input by means of a frame grabber and were automatically processed. The area to be analyzed could be varied by location and size (5580 – 135,150 µm²), depending on the quality of the image. Healthy corneas of 67 volunteers (age: 30.9±8.6 years) were examined. One examiner measured cell density three times in each of 42 eyes (retest-stability); three different examiners made one measurement in each of 25 eyes (objectivity). We evaluated the cell density determined by the computer after automated analysis and assessed the corrected cell density. This second result was obtained after the examiner had corrected the processed image by drawing in cell boundaries that the computer had not recognized or erasing cell boundaries the computer had sketched in by mistake. Additionally, a photograph of the corneal endothelium (specular microscope Bio Optics LSM 2000 A) was obtained from 40 volunteers to be used for manual cell counting applying a ,,fixed-frame`` technique (validity).

Results: The corrected values showed a high retest-stability (reliability coefficient r = 0.943) and a high objectivity (r = 0.904). The values obtained by the automated method (2415±214 cells/mm²) did not differ significantly from those obtained by manual cell counting (2431±228 cells /mm²) (P = 0.898). The uncorrected values (2252±190 cells/mm²) were on average 7.2±2.6% lower than the corrected ones (177±69 cells/mm²). Retest-stability (r = 0.856) and objectivity (r = 0.737) of the uncorrected values were satisfactory. The uncorrected value was significantly lower than the value of manual cell counting (P<0.001). The size of the analyzed area (range 12,750 – 84,708 µm²; average 31,438±10,655 µm²) had no significant effect on cell density (Spearman's correlation coefficient k = –0.150, P = 0.093).

Conclusion: The automated method for analyzing the corneal endothelium quickly produces valid, reproducible results in normal corneas, provided that the correction mode of the software is applied.