Effect of hormonal changes on corneal biomechanical properties and anterior segment ocular perameters

Abstract

Corneal biomechanics is defined as the study of the balance and the deformation of the corneal tissue under any force or pressure. Nowadays, it is receiving special attention in the ophthalmology field because detailed knowledge of corneal behavior can help to improve clinical applications as tonometry, contact lens wear and refractive surgery. The human cornea, as most biological tissues, shows a non-linear, inelastic, heterogeneous and anisotropic character that varies from point to point, from time to time and from subject to subject. It displays different physical properties when stress is applied in different directions. Understanding these properties and knowing how the cornea recovers from a determined pressure can help with the formulation of biomechanical models which are used to predict the results or effects of different surgical treatments or therapies. Nowadays, in clinical practice, two devices are available for characterizing the corneal biomechanical properties: Ocular Response Analyzer (ORA) (Reichert, Buffalo, New York, USA) based on bidirectional applanation tonometry and CorVis ST (CST) (Oculus Optikgeräte GmbH, Wetzlar, Germany) based on corneal deformation measurement using Scheimpflug imaging. It is know that the eye is a target organ for sex hormones. The sex steroid hormones (SSH) receptors are present in various ocular tissues, such as lens, retina, choroid, cornea, iris, ciliary body, lacrimal gland, meibomian gland, lid, and palpebral and bulbar conjunctiva. The menstrual cycle, for most women, is an integral part of their lives and tends to affect many physiological processes, and exert a significant influence on variation in ocular functions. During the monthly menstrual cycle the women’s cornea is influenced, showing variations in the corneal topography, thickness and sensitivity. The reason of these changes may be the fluctuation of all hormones during the different phases of the menstrual cycle. The main goal of this study was to evaluate the corneal biomechanical properties and also, the morphological parameters of the anterior ocular segment during the menstrual cycle in a subset of healthy women representative of the young population. For this purpose, the latest technology in the ophthalmology field was used (for example, the Pentacam and the high speed Scheimpflug camera (CST)) to identify more accurately the changes due to hormonal fluctuations.

Biomecânica da córnea é definida como o estudo do equilíbrio e a deformação do tecido corneal sob qualquer força ou pressão. Atualmente, está a receber atenção especial no campo da oftalmologia, porque o conhecimento detalhado do comportamento da córnea pode ajudar a melhorar as aplicações clínicas como a tonometria, uso de lentes de contato e cirurgia refrativa. A córnea humana, como a maioria dos tecidos biológicos, tem caraterísticas não-lineares, inelásticas, heterogéneas e anisotrópicas que variam de ponto a ponto, ao longo do tempo e de indivíduo para indivíduo. Diferentes propriedades físicas são exibidas pelo tecido corneal quando é aplicada pressão em direções diferentes. Compreender estas propriedades e saber como a córnea recupera de uma pressão determinada pode ajudar com a formulação de modelos biomecânicos que são utilizados para prever os resultados ou efeitos de diferentes tratamentos ou terapias cirúrgicas. Hoje em dia, na prática clínica, dois dispositivos estão disponíveis para caracterizar as propriedades biomecânicas da córnea: Ocular Response Analyzer (ORA) (Reichert, Buffalo, Nova Iorque, EUA), baseado na tonometria de aplanação bidirecional e CorVis ST (CST) (Oculus Optikgeräte GmbH, Wetzlar, Alemanha) baseado na medição pela deformação da córnea usando imagiologia de Scheimpflug. Sabe-se que o olho é um órgão-alvo para as hormonas sexuais. Os receptores das hormonas esteróides sexuais (SSH) estão presentes em vários tecidos oculares, tais como o cristalino, a retina, coróide, córnea, íris, corpo ciliar, glândula lacrimal, glândulas de meibómio, pestanas, e conjuntiva palpebral e bulbar. O ciclo menstrual, para a maioria das mulheres, é uma parte integrante das suas vidas e tende a afetar muitos processos fisiológicos, e exercer uma influência significativa sobre as funções oculares. Durante o ciclo menstrual mensal, a córnea das mulheres é influenciada mostrando variações na topografia, espessura e sensibilidade corneal. A razão dessas alterações pode ser a flutuação das hormonas durante as diferentes fases do ciclo menstrual. O principal objetivo deste estudo foi avaliar as propriedades biomecânicas da córnea e os parâmetros morfológicos do segmento ocular anterior durante o ciclo menstrual num subgrupo representativo de mulheres jovens saudáveis. Para este efeito, foi utilizada a mais recente tecnologia no campo da oftalmologia (por exemplo, o Pentacam e a câmera Scheimpflug de alta velocidade (CST)) para identificar com mais precisão as mudanças devido às flutuações hormonais.