A Concept for the analysis of repeatability and precision of corneal shape measurements

We propose a framework for the analysis of the repeatability and precision of corneal elevation and the repeatability of corneal thickness data measured by clinically used topographers and tomographers. The repeatability is given by the standard deviation of different measurements of the same eye for each data point. The differences between measurements can partially be explained by different positions of the eye at each measurement. The precision is given by the standard deviation of the data after correction for displacements (decentration, tilts, rotations). The applicability is demonstrated using measurements of the Pentacam HR [1] (Oculus Optikgeräte GmbH, Wetzlar, Germany) Scheimpflug tomographer. It provides anterior corneal elevation data with a precision that was almost limited by the axial resolution of 1 μm in the central 6 mm zone. This is approximately five times better than the precision of the posterior elevation. The results can be applied to surface approximation of the exported corneal elevation data and give a measure for the goodness of the fit.

ZusammenfassungWir stellen ein Konzept für die Bestimmung von Wiederholbarkeit und statistischer Messunsicherheit der kornealen Höhenmessung und Wiederholbarkeit der kornealen Dickenmessung von klinisch genutzten Topo- und Tomographiegeräten vor. Die Wiederholbarkeit ist durch die Standardabweichung unterschiedlicher Messungen am gleichen Auge für die jeweiligen Messpunkte charakterisiert. Die Unterschiede zwischen den Messungen können teilweise auf eine unterschiedliche Position des Auges zu den Messzeitpunkten zurückgeführt werden. Die statistische Messunsicherheit ist durch die Standardabweichung der Daten nach Korrektur der unterschiedlichen Positionierungen in sechs Dimensionen (Dezentrierung, Verkippungen und Rotationen) gegeben. Die Anwendung wird an Hand von Messungen der Pentacam HR [1] (Oculus Optikgeräte GmbH, Wetzlar, Deutschland) demonstriert. Sie liefert Höhendaten der vorderen Hornhautoberfläche mit einer statistischen Messunsicherheit in den zentralen 6 mm, die beinahe durch die axiale Auflösung von 1 μm limitiert ist. Dies ist etwa fünf mal besser als die statistische Messunsicherheit für die hintere Hornhautoberfläche. Die Ergebnisse können für die Oberflächenapproximation der kornealen Höhendaten genutzt werden und dienen als Maß für die Qualität derselben.