Cálculo de LIO em Ceratocone: Estado da Arte e o Papel do Machine Learning

1. Introdução: O Desafio Único do Ceratocone

O ceratocone é uma ectasia corneal progressiva caracterizada pelo afinamento e protrusão da córnea, resultando em astigmatismo irregular e perda progressiva de acuidade visual. Com prevalência estimada entre 50 e 230 por 100.000 habitantes, essa condição afeta significativamente a qualidade de vida dos pacientes.^1,2

Quando a catarata se desenvolve em pacientes com ceratocone — e esses pacientes tendem a desenvolver catarata mais precocemente que a população geral³ — o cirurgião tem uma oportunidade única de melhorar a visão do paciente corrigindo simultaneamente o erro refrativo. Entretanto, esta oportunidade vem acompanhada de um risco substancial: as fórmulas tradicionais de cálculo de lente intraocular (LIO) se tornam progressivamente imprecisas nestes olhos, resultando em erros refrativos pós-operatórios frequentes e, na maioria das vezes, hipermetrópicos.^4,5,6

A magnitude desse problema é significativa. Enquanto em olhos normais as fórmulas modernas alcançam resultados dentro de ±0.50D em 80-90% dos casos, em olhos com ceratocone moderado a severo esses números caem para 30-50% com as melhores fórmulas disponíveis.^7,8 Em ceratocone avançado (estágio 3-4), o erro absoluto mediano pode ultrapassar 2.50D com fórmulas tradicionais.⁵

2. A Física do Problema: Por Que as Fórmulas Falham

Para entender por que as fórmulas de cálculo de LIO falham no ceratocone, é necessário compreender três premissas fundamentais que sustentam todas as fórmulas convencionais — e que são violadas pela córnea ectásica.

2.1 O Índice Ceratométrico: Uma Mentira Conveniente

Biômetros convencionais medem apenas a curvatura da face anterior da córnea e utilizam o "índice ceratométrico" (tipicamente 1.3375) para estimar o poder corneal total. Este índice pressupõe uma razão fixa entre as curvaturas anterior e posterior da córnea, derivada do olho esquemático de Gullstrand, que assume uma razão posterior/anterior de 0.88.⁹

Estudos com tomografia corneal demonstraram que mesmo em olhos normais essa razão é menor do que o assumido. Olsen et al. encontraram uma razão de 0.85 em olhos normais, gerando um erro de 0.20D no poder corneal estimado. Em olhos com ceratocone, essa razão cai para 0.83, elevando o erro para 0.46D.⁹ Um estudo com OCT de domínio Fourier encontrou que o índice ceratométrico real em olhos normais é de 1.3299 e em olhos com ceratocone é ainda menor (1.3277), significativamente diferente do convencional 1.3375.¹⁰

2.2 A Dupla Propagação do Erro

O que torna o ceratocone particularmente problemático é que o erro na ceratometria se propaga em duas dimensões do cálculo simultaneamente:⁸

Na primeira dimensão, a ceratometria é usada diretamente no cálculo do poder corneal na fórmula de vergência. Se o K medido está superestimado, a fórmula "acha" que a córnea é mais forte do que realmente é, recomendando uma LIO com poder menor que o necessário.

Na segunda dimensão, a maioria das fórmulas modernas usa o valor de ceratometria como preditor da posição efetiva da lente (ELP — Effective Lens Position). Córneas mais curvas, em olhos normais, correlacionam-se com câmaras anteriores mais rasas. Porém, no ceratocone, a curvatura elevada reflete a ectasia e não a anatomia da câmara anterior, distorcendo a predição da ELP.^11,12

2.3 A Irreprodutibilidade das Medições

Além dos erros sistemáticos, o ceratocone introduz um problema de variabilidade. A córnea ectásica, irregular e com astigmatismo multifocal, torna difícil a obtenção de medições reprodutíveis. Os biômetros ópticos medem a curvatura em um anel de aproximadamente 2.4-3.0mm de diâmetro, área que pode ou não coincidir com a região de maior ectasia. Irregularidades do filme lacrimal e dificuldade de fixação comprometem ainda mais a qualidade dos dados.⁶

Este trinômio — índice ceratométrico impreciso, predição de ELP distorcida e medições não-reprodutíveis — explica a magnitude dos erros observados clinicamente e por que a precisão decai progressivamente com a gravidade do ceratocone.

3. Fórmulas Atuais Específicas para Ceratocone

Até 2020, a SRK/T era considerada a fórmula mais adequada para olhos com ceratocone — não por design, mas por uma serendipidade matemática: sua tendência a superestimar o poder da LIO em córneas curvas contrabalançava parcialmente a tendência hipermetrópica do ceratocone.^5,13

A partir de 2020-2021, surgiram duas fórmulas especificamente projetadas para ceratocone, representando um avanço significativo no campo.

3.1 Kane Keratoconus Formula

Publicada em 2020 no Ophthalmology com base em 147 olhos, a Kane KCN é uma modificação puramente teórica da fórmula Kane original. Seu mecanismo envolve utilizar raios de curvatura anterior corrigidos que melhor representem a razão anterior/posterior real em olhos ceratocônicos, e minimizar o peso do poder corneal na predição da ELP.⁷

Kane recomenda ajuste de target refrativo baseado na gravidade: emetropia para K médio até 48D; -0.50D para K entre 48 e 53D; -1.00D para K entre 53 e 59D; e -1.50 a -2.50D para K acima de 59D.¹⁴

3.2 Barrett True-K Keratoconus

Publicada por Ton, Barrett et al. em 2021, esta fórmula emprega um conceito de "double-K" onde um valor de K é utilizado para calcular a ELP e outro para a fórmula de vergência. Incorpora o poder corneal posterior (medido ou estimado) e a espessura corneal central.¹⁵

Uma vantagem particular desta fórmula é a capacidade de utilizar medições diretas da córnea posterior (ceratometria total ou TK) obtidas por biômetros de OCT de fonte swept-source, como o IOLMaster 700.^16,17

4. Evidência Clínica: Desempenho por Estágio

A classificação de Amsler-Krumeich modificada, baseada no K mais curvo, tem sido adotada pela maioria dos estudos para estratificação: estágio 1 (K ≤ 48D), estágio 2 (K 48-53D) e estágio 3 (K > 53D).⁷

ME = Mean Error (erro médio). Valores positivos indicam tendência hipermetrópica. Dados compilados de Kane et al. 2020⁷, Ton et al. 2021¹⁵, Gershoni et al. 2025⁶, Kahuam-Lopez et al. 2025¹⁸, Yokogawa et al. 2024.¹⁹

5. O Componente Tórico no Ceratocone

O ceratocone produz astigmatismo significativo, frequentemente irregular, levantando a questão: devemos implantar LIOs tóricas nestes pacientes?

5.1 Quando Considerar Tórica no Ceratocone

A literatura atual sugere que LIOs tóricas podem ser consideradas em pacientes com ceratocone leve (estágio 1), astigmatismo predominantemente regular na zona central, doença estável (idealmente confirmada por cross-linking prévio ou estabilidade documentada), e boa acuidade visual com correção manifesta.^6,20

5.2 Desafios Adicionais do Cálculo Tórico

Além dos problemas do cálculo esférico, o componente tórico enfrenta desafios próprios no ceratocone: a estimativa do astigmatismo corneal posterior (PCA) torna-se mais complexa porque os modelos populacionais foram derivados de olhos normais; a conversão do cilindro do plano corneal para o plano da LIO depende criticamente da ELP; e a integração do astigmatismo induzido cirurgicamente (SIA) é menos previsível em córneas ectásicas.

6. Machine Learning: Uma Nova Fronteira

O reconhecimento de padrões por machine learning (ML) abre perspectivas únicas para o cálculo de LIO em ceratocone. Diferentemente das fórmulas tradicionais baseadas em modelos ópticos teóricos com premissas fixas, algoritmos de ML podem aprender relações complexas e não-lineares diretamente dos dados.²¹

6.1 Vantagens Teóricas do ML no Ceratocone

O ML pode potencialmente identificar combinações de variáveis biométricas que são preditivas do resultado refrativo no ceratocone mas que não são capturadas por modelos teóricos. Por exemplo, a relação entre espessura corneal central, Kmax e comprimento axial pode conter informação sobre a gravidade real da ectasia que é perdida quando se usa apenas o K médio.

Além disso, transformações não-lineares de variáveis de entrada — como funções que preservam a interpretabilidade física do problema mas linearizam relações complexas — podem permitir que modelos relativamente simples alcancem precisão comparável a fórmulas ópticas complexas, mantendo total transparência nos coeficientes.

6.2 O Que Estamos Construindo

6.3 Desafios do ML em Ceratocone

É fundamental reconhecer as limitações. O ceratocone é relativamente raro na população de cirurgia de catarata, tornando difícil a obtenção de datasets grandes o suficiente para treinamento robusto de ML. A variabilidade intra-paciente nas medições biométricas adiciona ruído aos dados de treinamento. E a validação pós-operatória é comprometida pela dificuldade de refração subjetiva nesses pacientes.²²

7. Recomendações Práticas para o Cirurgião

Com base na evidência atual, compilamos recomendações para orientar a prática clínica na cirurgia de catarata em pacientes com ceratocone.

LAL = Light Adjustable Lens; EDOF = Extended Depth of Focus; IC-8 = lente de pequena abertura. Recomendações de target refrativo baseadas em Kane, 2020¹⁴ e Gershoni et al., 2025.⁶

8. Perspectivas Futuras

O campo do cálculo de LIO em ceratocone está em evolução rápida. A ceratometria total (TK) por OCT swept-source está se tornando o padrão em biometria, e sua integração com fórmulas KC-específicas deve melhorar a precisão, especialmente nos estágios avançados.

A inteligência artificial e o machine learning oferecem a possibilidade de capturar padrões complexos nos dados biométricos que as fórmulas tradicionais não modelam, particularmente as relações não-lineares entre variáveis em córneas ectásicas.

A Light Adjustable Lens (LAL) representa uma abordagem fundamentalmente diferente: em vez de tentar acertar o cálculo na primeira tentativa, permite ajuste pós-operatório com luz UV. Para ceratocone avançado, onde a imprecisão do cálculo é inevitável, essa tecnologia pode ser transformadora.

Finalmente, a transparência algorítmica — a capacidade de o cirurgião verificar, auditar e customizar a fórmula para sua população — é um princípio que acreditamos ser essencial para o avanço do campo.