This study aimed to create computer models to aid the diagnosis of keratoconus using an edge segmentation algorithm, wavelet transforms and machine-learning techniques based on biomechanical parameters of the cornea derived from Corvis ST. 102 normal eyes, and 73 eyes with keratoconus grade I and II for training and validation of the models were included. Initially the 31 original equipment parameters were studied to assess its power in separating the control groups and research group. Then, it was used the Canny algorithm for edges segmentation of the selected images, so that 400 central points of these images could be processed with the wavelet transforms and later with machine learning techniques. The best result was achieved using the Haar wavelet transform and a Multilayer Perceptron Neural Network, reaching the sensitivity of 84.93%, a specificity of 89.22% and an Area Under the ROC Curve (AUC) of 0932. It concludes that the developed models can help make the diagnosis of early keratoconus. / O presente trabalho objetivou criar modelos computacionais de auxílio ao diagnóstico de ceratocone, utilizando um algoritmo de segmentação de borda, transformadas de wavelet e técnicas de aprendizagem de máquina, baseados em parâmetros biomecânicos da córnea derivados do CorVis ST. Foram incluídos 102 olhos normais, e 73 olhos com ceratocone grau I e II para o treinamento e validação dos modelos criados. Inicialmente foram estudados os 31 parâmetros originais do equipamento, para avaliar seu poder em separar os grupos de controle e pesquisa. Foi então utilizado o algoritmo Canny para segmentação das bordas das imagens selecionadas, para que 400 pontos centrais extraídos dessas imagens pudessem ser processados com as transformadas de wavelet e posteriormente com técnicas de aprendizado de máquina. O melhor resultado foi alcançado utilizando a transformada de Wavelet do tipo Haar e uma Rede Neural Multilayer Perceptron, alcançando a sensibilidade de 84.93%, uma especificidade de 89.22% e uma Area Under de ROC Curve (AUC) de 0.932. Conclui-se que os modelos desenvolvidos podem contribuir para tornar o diagnóstico de ceratocone mais precoce.

Doença alérgica ocular acomete cerca de ¼ da população mundial. Dentro do espectro da doença alérgica ocular, a cérato-conjuntivite vernal, que afeta principalmente crianças, pode apresentar-se sob forma severa e persistente, levando a dano do tecido corneal e comprometimento da função visual. Traumatismo epitelial crônico, induzido pelo ato de coçar os olhos, associado ao intenso prurido ocular tem sido apontado como fator de risco importante na patogênese do ceratocone. Pode estimular a apoptose prematura dos ceratócitos, provocando mudanças estruturais do estroma da córnea. A associação de cérato-conjuntivite vernal e ceratocone tem sido apontada como freqüente na literatura oftalmológica através de estudos descritivos e qualitativos, que, entretanto, não auxiliam na detecção precoce da doença ectásica corneal, prejudicando sua análise epidemiológica, seu estudo genético e a definição de sua patogênese. Propôs-se estudo clínico caso-controle de pacientes com cérato-conjuntivite vernal do Ambulatório de Alergia Ocular do Departamento de Oftalmologia da Santa Casa de São Paulo, com finalidade de obter-se, por meio da análise topográfica computadorizada de córnea utilizando-se de descritor quantitativo da superfície anterior da córnea (sumário diagnóstico de Holladay), informações sobre as alterações topográficas da superfície anterior da córnea, que pudessem determinar a freqüência da associação entre cérato-conjuntivite vernal e ceratocone, além de seus efeitos sobre o desempenho da visão destes pacientes. Os resultados obtidos neste estudo mostram alta freqüência de ceratocone em pacientes com cérato-conjuntivite vernal. A performance visual destes pacientes é influenciada pelas aberrações provocadas por alterações da asfericidade corneal e de outras variáveis topográficas. / Allergic ocular disease affects ¼ of the world population. Inside the spectrum of the allergic ocular disease, vernal keratoconjunctivitis, that affects mostly children, may present as severe and persistent form, leading to corneal tissue damage and disturbing visual function. Chronic epithelial trauma, provoked by eye rubbing due to intense ocular itching, has been postulated as an important risk factor in the pathogenesis of keratoconus. It may induce early keratocyte apoptosis that results in structural changes to the corneal stroma. The association of keratoconus with vernal keratoconjunctivitis has been observed to be frequent in the ophthalmological literature by descriptive and qualitative studies, unable to detect earlier forms of this ectatic corneal disease, weakening epidemiological analysis, genetic studies and the definition of its pathogenesis. We proposed a case-control clinical study of patients with vernal keratoconjunctivitis from the Ambulatory of Ocular Allergy of the Department of Ophthalmology of Santa Casa of São Paulo, aiming for information on the anterior corneal curvature and visual performance, using a quantitative descriptor analyzer (Holladay Diagnostic Summary). The results suggest high frequency of the keratoconus in patients with vernal keratoconjunctivitis. The visual performance is affected by the induced aberration caused by changed corneal asphericity and other topographic variables.

Doença alérgica ocular acomete cerca de ¼ da população mundial. Dentro do espectro da doença alérgica ocular, a cérato-conjuntivite vernal, que afeta principalmente crianças, pode apresentar-se sob forma severa e persistente, levando a dano do tecido corneal e comprometimento da função visual. Traumatismo epitelial crônico, induzido pelo ato de coçar os olhos, associado ao intenso prurido ocular tem sido apontado como fator de risco importante na patogênese do ceratocone. Pode estimular a apoptose prematura dos ceratócitos, provocando mudanças estruturais do estroma da córnea. A associação de cérato-conjuntivite vernal e ceratocone tem sido apontada como freqüente na literatura oftalmológica através de estudos descritivos e qualitativos, que, entretanto, não auxiliam na detecção precoce da doença ectásica corneal, prejudicando sua análise epidemiológica, seu estudo genético e a definição de sua patogênese. Propôs-se estudo clínico caso-controle de pacientes com cérato-conjuntivite vernal do Ambulatório de Alergia Ocular do Departamento de Oftalmologia da Santa Casa de São Paulo, com finalidade de obter-se, por meio da análise topográfica computadorizada de córnea utilizando-se de descritor quantitativo da superfície anterior da córnea (sumário diagnóstico de Holladay), informações sobre as alterações topográficas da superfície anterior da córnea, que pudessem determinar a freqüência da associação entre cérato-conjuntivite vernal e ceratocone, além de seus efeitos sobre o desempenho da visão destes pacientes. Os resultados obtidos neste estudo mostram alta freqüência de ceratocone em pacientes com cérato-conjuntivite vernal. A performance visual destes pacientes é influenciada pelas aberrações provocadas por alterações da asfericidade corneal e de outras variáveis topográficas. / Allergic ocular disease affects ¼ of the world population. Inside the spectrum of the allergic ocular disease, vernal keratoconjunctivitis, that affects mostly children, may present as severe and persistent form, leading to corneal tissue damage and disturbing visual function. Chronic epithelial trauma, provoked by eye rubbing due to intense ocular itching, has been postulated as an important risk factor in the pathogenesis of keratoconus. It may induce early keratocyte apoptosis that results in structural changes to the corneal stroma. The association of keratoconus with vernal keratoconjunctivitis has been observed to be frequent in the ophthalmological literature by descriptive and qualitative studies, unable to detect earlier forms of this ectatic corneal disease, weakening epidemiological analysis, genetic studies and the definition of its pathogenesis. We proposed a case-control clinical study of patients with vernal keratoconjunctivitis from the Ambulatory of Ocular Allergy of the Department of Ophthalmology of Santa Casa of São Paulo, aiming for information on the anterior corneal curvature and visual performance, using a quantitative descriptor analyzer (Holladay Diagnostic Summary). The results suggest high frequency of the keratoconus in patients with vernal keratoconjunctivitis. The visual performance is affected by the induced aberration caused by changed corneal asphericity and other topographic variables.