background image

The cornea 

Gross Anatomy: 

The cornea is the anterior continuation of the sclera; it forms 1/6

th

 

of the outer layer of eyeball. It is a transparent structure; its function 
is  facilitating  entrance  and  focusing  the  light  rays  on  the  retina.  It 
represents the most important refractive organ in the eye. 

Applied anatomy: 

The  cornea  consists  of  the  six  following  layers:  (from  anterior  to 

posterior or from external to internal) 

1- The epithelium: is stratified (multiple cell layers), squamous and 
non-keratinized.  If,  there  is  any  damage,  it  regenerates  without  any 
scarring.
 

This  layer  is  composed  of  basement  membrane  posteriorly  and 

attaching to it a layer of columnar cells by hemidesmosomes, then 2-
3  layers  of  wing  cells  and  at  anterior-most,  there  are  2  layers  of 
squamous cells. 
2- Bowman's layer: 
This  is  acellular  superficial  layer  of  the  stroma  which  scars  when 
damaged. 
3-  The  Stroma:  makes  up  90%  of  the  corneal 
thickness.  It  is  composed  of  regularly  oriented 
layers  of  collagen  fibrils  whose  spacing  is 
maintained  by  glycosaminoglycan  (GAG)  ground 
substance,  the  distance  between  the  fibrils  is 
slightly less than half of the wave length of incident 
light, so the reflected rays from the cornea will one 
cancel  the  other  by  the  process  of  destructive 
interference
  and  the  cornea  appears  transparent  as 
long as the lattice arrangement was maintained (Maurice theory). 
4- Dua’s Layer: new layer discovered recently by Harminder Singh 
Dua’s,  university  of  Nottingham  in  2013  during  corneal  graft 
surgery.  It  is  15  micrometers  in  thickness,  fourth  caudal  layer,  and 
located  between  the  corneal  Stroma  and  Descemet's    membrane.  
Anatomically,  it  is  like  Stroma  and  can  be  separated  with  the 
Descemet's  membrane  from  the  anterior  part  of  stroma  if  air  is 
injected within stromal layer. Rapture of this layer lead to passage of 


background image

aqueous from AC into Stroma in a condition called acute hydrops of 
patients with keratoconus.    

5-  Descemet's  membrane:  it  is  composed  of  a  fine  latticework  of 
collagen fibrils. It is the basement membrane of the endothelial cells. 
6- The endothelium: 

 It consists of a single layer of hexagonal cells. It plays a vital role in 
maintaining  corneal  transparency  &  deturgescence
,  as  water 
composes  70%  of  cornea  that  makes  it  relatively  dehydrated  as 
compared with other body tissues where water might composes even 
98%  of  them.  It  has  an  active  pump  mechanism  that  removes  the 
fluid from Stroma. Normal cell count is 2500-3000 cell/ mm

2

. With 

advancing  age,  the  number  of  endothelial  cells  decreases  and  they 
are non-regenerative cells, therefore the neighboring cells enlarge to 
fill the gaping space. 

The cornea is transparent for the following reasons: 

1- The epithelium is not keratinized. 
2- The stroma is regularly oriented. (Maurice theory) 
3- The endothelium has active pump, it pushes the fluid into aqueous 
and  it  acts  as  barrier  to  prevent  entrance  of  aqueous  inside  the 
cornea. 
4- The corneal nerves are unmylinated. 
5- It contains NO blood vessels. 
6- It contains NO pigments (as melanin). 

 

Signs of corneal diseases: 

1- Epithelial signs: 

a- Punctate epithelial erosions (PEE): 

Are  tiny,  slightly  depressed,  epithelial  defects  (micro-ulcers  seen 

by slit-lamp), which stain with fluorescein. 
*  Fluorescein  is  vital  extracellular  stain.  It  stains  living  tissue  e.g. 
the base of ulcer, while Rose-Bengal is non-vital intracellular stain. 
It stains dead cells at the margin of ulcer and mucus. 
causes:  vernal  keratoconjunctivitis,  poorly  fitting  contact  lens,  dry 
eyes,  decreases  corneal  sensation  (as  in  trigeminal  nerve  palsy  or 
after  herpes  simplex  viral  keratitis),  exposure  to  ultraviolet  (e.g.  in 
wilding  flash),  corneal  exposure  and  toxicity  from  drops  (e.g. 
Amino glycosides). 


background image

b- Punctate epithelial keratitis (PEK): 

Is  the  hallmark  of  viral  infections,  it  is  characterized  by  granular, 

opalescent,  swollen  epithelial  cells  stained  with  rose  Bengal  stain 
but not fluorescein. 
c- Epithelial edema: 

It  is  a  sign  of  endothelial  decompensation  or  severe  and  sudden 

elevation  of  intraocular  pressure  (as  that  occurring  in  acute 
glaucoma as IOP is raised leading to edema that affects the vision). 
d- Filaments: 

Small,  comma-shaped  mucus  strands  lined  with  epithelium  (one 

end  attached  to  the  epithelial  cornea  and  the  other  is  free),  which 
stain well with Rose-Bengal stains. 
Causes: 

Keratoconjunctivitis  sicca  (dry  eye),  recurrent  erosion  syndrome, 

prolong  eye  patching,  corneal  exposure,  diminished  corneal 
sensation and herpes zoster ophthalmicus. 
e- Pannus:   

It  is  inflammatory  or  degenerative  sub-epithelial  ingrowths  of 

fibrovascular tissue from limbus. 

 

2- Stromal signs: 

a- Stromal infiltration: 

Focal  areas  of  active  stromal  inflammation  composed  of 

accumulations leucocytes and cellular debris. These focal areas are 
granular, gray-white opacities within the stroma. 
Causes: 

i-  Non-infectious  (Antigen  sensitivity):  e.g.  contact  lens  wear  and 
marginal keratitis. 
ii- Infectious keratitis: e.g. bacteria, viruses, fungi and protozoa. 

b- Stromal oedema: 

Causing  disturbance  of  regularly  arranged  collagen  fibers  (or 

fibrils)  that  affects  eye  vision  by  disturbance  of  corneal 
transparency  (according  to  Maurice  theory),  so  it  affects  optically 
empty  spaces  between  stromal  lamellae  associated  with  increase 
corneal thickness and decreased its transparency. 
 
 


background image

Causes: 

Keratoconus,  Fuch's  dystrophy  (Hereditary  abnormal  endothelium 

or  decreased  number  of  endothelium  cells)  and  surgical  damage  to 
the corneal endothelium (iatrogenic). 
c- Vascularization: 
Causes:
  Wide  variety  of  corneal  disorders,  e.g.  microbial  keratitis, 
chemical 

burns, 

trauma, 

TB, 

syphilis 

and 

autoimmune 

Keratoconjunctivitis  (Cicatricial  Pemphigoid  and  Stevens  Johnson 
syndrome). 

3- Descemet's membrane signs: 

a- Breaks in the Descemet's membrane:  
Causes:
  Corneal  enlargement  e.g.  congenital  glaucoma,  birth 
trauma  and  keratoconus.  It  leads  to  influx  of  aqueous  causing 
stromal oedema. 
b- Folds in the Descemet's membrane (Striate keratopathy): 
Causes:
 Surgical trauma, ocular hypotony, stromal inflammation 
and oedema. 

* Normal IOP is 10-21 mm Hg, if it is less than 6 mm Hg then it is 
hypotony. 

Microbial keratitis 

1- Bacterial Keratitis: 
Predisposing factors: 

- Bacteria capable of penetrating intact epithelium include Neisseria 
gonorrhoea and H. influenzae. 
-  Other  bacteria  are  capable  of  producing  keratitis  only  after 
compromisation of epithelial integrity with the following factors: 

a- Contact lens wear: is the most common predisposing factor in 
patients  with  previously  normal  eye  therefore  meticulous  lens 
hygiene is vital. 
b-  Pre-existing  corneal  disease:  such  as  trauma  (usually  after 
surgery  of  cataracts),  bullous  keratopathy  (if  there  is  endothelial 
decompensation  it  leads  to  oedema  that  may  persist  and  leads  to 
formation  of  bullae  of  fluid  in  the  stroma),  exposure  keratopathy 
and diminished corneal sensation. 
c-  Other  factors:  chronic  blepharoconjunctivitis,  chronic 
dacryocystitis, 

dry 

eyes, 

topical 

steroid 

therapy 

and 

hypovitaminosis A. 


background image

Clinical Features: 
Symptoms: 

These are: foreign body sensation, photophobia, blurring of vision, 

pain, eyelid oedema and discharge. 
Signs: 

-  Conjunctival  and  circumcorneal  injection  (almost  always  some 
sort of anterior uveitis is associated with Keratitis). 
-  Epithelial  defects  associated  with  an  infiltrate  around  the  margin 
and base. 
- Enlargement of the infiltrate associated with stromal oedema. 
- Secondary sterile anterior uveitis with hypopyon. 
-  Progressive  ulceration  may  lead  to  corneal  perforation  and 
bacterial endophthalmitis (involvement of all intraocular tissues). 

 
Differential diagnosis of bacterial keratitis: 

a- Fungal keratitis. 
b- Acanthamoeba keratitis. 
c- Stromal necrotic herpes simplex keratitis. 
d- Marginal keratitis. 
e-  Sterile  inflammatory  corneal  infiltrates  associated  with  contact 
lens wear. 

 
Treatment:  

a- Topical antibiotics: 

- Initial instillation of fortified antibiotic is at hourly intervals. 
-  If  response  is  favourable,  frequency  is  decreased  to  2-hourly 
during waking hours. 
-  Then  fortified  drops  can  be  replaced  by  weaker  commercial 
preparations, which are then tapered and eventually discontinued. 

b- Oral ciprofloxacin (750mg twice daily): 

- Copious secreted in the tears. 
- Lipid soluble and has excellent intraocular penetration. 

c-  Atropine:  it  prevents  the  formation  of  posterior  synechiae 
(adhesions between papillary margin and lens). 
-
 Reduce pain from ciliary spasm and associated uveitis. 
d-  Steroid  therapy:  It  is  controversial,  the  potential  benefits  of 
topical  steroids  in  reducing  stromal  necrosis  and  scaring  should  be 


background image

weighed  against  decreased  fibroblast  activity  and  increased  risk  of 
perforation. 

We can use it only when cultures become sterile and there is clear 

evidence of improvement (7-10 days after initial treatment). 

 

2- Fungal keratitis: 

Rare  infection  but  have  devastating  effects,  the  most  common 

pathogens are: 

-  Filamentous  fungi  (Asperigillus  and  Fusarium  species):  Infection 
occurs after trauma by wood usually. 
- Candida albicans: Usually infects immuno-compromised patients. 

Clinical features: 
Symptoms: 

-  Gradual  onset  of  foreign  body  sensation,  Photophobia,  Blurred 
vision  (due  to  opacification  of  cornea,  whether  due  to  epithelial  or 
stromal edema) and discharge (mucopurulent). 
*  Progression  is  much  slower  and  less  painful  than  in  bacterial 
keratitis. 

Signs: 
Filamentous keratitis: 

- A grayish, stromal infiltration with indistinct margin. 
- Surrounding, satellite, feathery, finger-like lesions (extensions). 
- Hypopyon (pus in the anterior chamber). 

There is always some sort of iritis associating keratitis. 

Candida keratitis: 
-
  A  yellow-white,  stromal  infiltration  associated  with  dense 
suppuration similar to bacterial keratitis.  
Treatment: 

a- Topical treatment: 
Filamentous: Natamycin 5%, and may add Amphotericin 0.15%. 
Candida: Imidazole 1% or Flucytosine 1%. 
b-  Systemic  antimycotics:  e.g.  Ketoconazole  (tablets)  or 
Itraconazole in severe keratitis or endophthalmitis. 
c- Therapeutic penetrating keratopathy: In unresponsive cases (if 
there is resistant infection). 
3- Viral keratitis: 
A- Herpes simplex keratitis: 

}

 for 6 

weeks 


background image

Basic concepts: 

- HSV is a DNA virus, which infects only human. 
-  Infection  with  HSV  is  common,  up  to  90%  of  the  population  is 
sero-positive  for  HSV-1  antibodies  although  most  infections  are 
sub-clinical. 
- HSV-1 predominantly causes infection above the waist (face, lips 
and eyes). 
-  HSV-2  typically  causes  venereally  acquired  infection  below  the 
waist (genital herpes). 
-  Rarely  HSV-2  may  be  transmitted  to  the  eye  through  infected 
genital secretions, either venereal or at birth. 

    i- Primary infection: 

It  is  usually  occur  in  early  childhood  through  droplet  (the  most 

common route) or direct inoculation. It may be sub-clinical or may 
cause  mild  fever,  malaise  and  URT  infection.  In  immuno-
compromised  subject,  the  infection  may  become  generalized  and 
life threatening. 
ii- Recurrent disease: 

- Following primary infection, the virus travels up to the ganglion 
(trigeminal "Gasserian" for HSV-1 and spinal for HSV-2), where 
it lies in a latent state. 
-  This  latent  state  may  subsequently  reverse  and  the  virus  re-
activates,  replicates  &  travels  down  to  its  target  tissue  causing 
recurrent  disease  (genital  herpes,  herpes  labialis  &  herpes 
keratitis). 

Primary ocular infection: 

- Typically occurs in children between ages of  6 months- 5 years
and may be associated with generalized symptoms. 

Signs: 

- Skin vesicles typically involve the lids and periorbital area. 
-  Acute,  unilateral,  follicular  conjunctivitis  associated  with  tender 
lymphadenopathy. 
-  Secondary  canalicular  obstruction  may  occur  (the  infection  by 
itself  causes  lacrimation,  but  if  it  is  complicated  by  secondary 
canalicular obstruction this will cause epiphora). 
- Keratitis is uncommon. 

 


background image

Treatment: 

-  Aciclovir  (Zovirax

®

)  eye  ointment  five  times  a  day  for  three 

weeks to prevent keratitis. 

 

Recurrent herpes simplex ocular disease (Epithelial keratitis): 
 
Presentation: 

- Occurs at any age
- Mild discomfort. 
- Watering eye. 
- Blurring of vision. 

Signs: (in chronological) 

- Opaque epithelial cells or punctuate epithelial keratitis. 
-  Central  desquamation  results  in  a  linear-
branching (dendritic) ulcer.  
-  Decreased  corneal  sensation  (as  it involves  the 
nerves). 
- Anterior stromal infiltration under the ulcer. 
-  Progressive  centrifugal  (from  the  center 
outwards)  enlargement  may  result  in  a  large 
epithelial defect with a geographical or amoeboid 
configuration,  especially  in  the  context  of  injudicious  topical 
steroid therapy. 
-  Following  healing,  there  are  persistent  linear-branching  shapes, 
which represent waves of healing epithelial cells. 

 
Differential  diagnosis  of  dendritic  ulceration:  
(pseudo-dendritic 
ulceration) 

a- Herpes Zoster keratitis. 
b- Healing corneal abrasion. 
c- Soft contact lens wear. 
d- Acanthamoeba keratitis. 
e- Toxic keratopathies (kertitis medicamentosa). 

 
Treatment of Herpes simplex epithelial keratitis: 
a-  Topical:
  without  treatment,  50%  resolves  spontaneously,  with 
treatment, the cure rate is 95%. 


background image

i-  Aciclovir 3% ointment, five times daily for 2 weeks.  
ii- Ganciclovir 0.15% (Virgan

®

) gel: it is a new preparation which is 

used five times daily and is as effective as Aciclovir. 
iii- Trifluorothymidine 1% drops: it is used every 2 hours during the 
day  for  2  weeks  ,  like  Aciclovir,  it  has  a  cure  rate  of  95%,  but  it  is 
more toxic. 
b-  Debridement:  Which  is  used  in  dendritic  but  not  geographic 
ulcers  in  patients  who  are:  non-compliant,  allergic  to  drugs,  when 
antiviral agents are not available and resistant cases. Drugs are ideally 
used after debridement. Cure rate is above 50% and below 95%. 

 

B- Herpes Zoster ophthalmicus (HZO): 
It  is  a  disease  caused  by  Varicella  Zoster  virus  (VZV),  which  is 
morphologically  identical  to  HSV  but  different  antigenically  and 
clinically. 
Chickenpox (Varicella) and Zoster are different conditions caused by 
the same virus, Zoster mainly affects elderly patients. Primary disease 
occurs  during  childhood  is  usually  chickenpox  after  an  attack  of 
chickenpox,  virus  remains  dormant  in  sensory  root  ganglia.  Later,  it 
reactivates and migrates back down sensory nerves to the skin and eye 
causes  the  characteristic  lesions.  Herpes  zoster  in  a  young  person 
makes  us  to  think  about  either  immune  compromised  patient  or  one 
with AIDS. 
-  Approximately,  15%  of  all  cases  of  herpes  zoster  affect  the 
ophthalmic division of the trigeminal nerve (HZO). 
*  If  we  have  crust  lesion  at  the  tip  of  the  nose  "Hutchinson  sign",  it 
indicates  ocular  involvement  (Because  the  distribution  of  the 
ophthalmic division of the trigeminal nerve) 
Ocular involvements occur by the following mechanisms: 
i-
  Direct  viral  invasion,  which  results  in  epithelial  keratitis  and 
conjunctivitis. 
ii- Secondary inflammation. 
iii-
 Occlusive vasculitis. 
iv-  Autoimmune:  stromal  keratitis,  uveitis,  scleritis  and  episcleritis, 
all are not due to invasion of the virus directly. 
v-  Hypoaesthesia  (due  to  denervation  of  the  cornea)  may  result  in 
neurotrophic keratitis. 


background image

  

systemic features: 

 Influenza-like illness: Fever, malaise, headache and depression. 
  Herpetic  neuralgia:  Varies  from  a  superficial  itching  or  burning 

sensation to severe deep boring or lancing pain. 

  Skin  rash:  Progress  rapidly  from  papules 

vesicles 

pustules 

 

crust and scar formation. 
Ocular Features: 
Keratitis, conjunctivitis, episcleritis, scleritis and anterior uveitis. 

 

Neurological  Complication: 

 Cranial nerve palsies: 3

rd

, 4

th

 or 6

th

 cranial nerve palsy. 

 Optic neuritis. 
 Encephalitis. 
 Contralateral hemiplegia. 

 

Treatment: 

 Systemic: Valaciclovir 1g t.i.d for 7 days 

Or Famciclovir 250mg t.i.d for 7 days. 

  Topical:  a-  Skin:  Steroid  +  Antibiotics  skin  cream,  e.g. 

Hydrocortisone 1% with Fusidic acid 2%. 
b- Eye: Herpetic ulcer Aciclovir ointment. 
Autoimmune  Topical steroid. Sometimes, both of them are used. 
*  Unlike  herpes  simplex  keratitis,  here  we  can  use  steroids  from  the 
beginning  of  the  treatment  accompanying  other  medications,  as  the 
mechanisms  of  inflammation  are  different  (points  2  to  5  in 
mechanisms of ocular involvements). 

  

Keratoconus 

It  is  a  progressive  disorder  in  which  the  cornea  assumes  an 

irregular  conical  shape.  The  onset  is  at  around  puberty  with  slow 
progression thereafter and become stationary at any time (age). 
 In  keratoconus,  there  is  progressive  and  irregular  changes  in  the 
cornea making it more convex and make it have a more conical shape, 
also there is severe thinning of the cornea that the cornea  may reach 
1/3  its  original  thickness  (about  0.16mm).  These  deformities  will 


background image

affect the visual acuity (as the cornea is the  most important focusing 
power) leading to myopia and irregular astigmatism. 
Presentation: 

1-  Unilateral  impairment  of  vision  due  to  progressive  myopia  and 
regular astigmatism, which subsequently becomes irregular. 
2- Frequent changes in spectacle prescription or decrease tolerance to 
contact lens (due changes in the shape of cornea). 
3-  The  fellow  eye  usually  has  normal  vision  with  negligible 
astigmatism  at  presentation  because  of  the  asymmetrical  nature  of 
the condition. Most [not all] of the cases are bilateral. 

 
Signs of keratoconus: 

The hallmarks are: 1- Central or paracentral stromal thinning. 

2- Apical protrusion. 
3- Irregular astigmatism. 

1-  Direct  ophthalmoscope  from  a  distance  of  one  foot  shows  an  oil 
droplet reflex. 
2-  Retinoscpoy  (used  for  diagnosis  of  refraction  errors)  shows  an 
irregular reflex. 
3-  Slit-lamp  shows  very  fine,  vertical,  deep  stromal  striae  "Vogt's 
lines" due to protrusion of cornea.

  

4-

 

Epithelial  iron  deposits,  best  seen  with  a  cobalt  blue  filter,  may 

surround the base of the cone (Fleischer ring).

the base of the  

5- Later, there is progressive corneal thinning as little as one third of 
normal  thickness,  associated  with  poor  visual  acuity  (irregular 
myopic astigmatism). 
6- Bulging of the lower lid in down gaze "Munson sign". 
7- Acute hydrops: It is an acute influx of aqueous into the cornea as 
a  result  of  a  rupture  in  Descemet's  membrane  and  Dua’s  layer 
sudden  decrease  in  visual  acuity  associated  with  discomfort  and 
watering (lacrimation). 

The break usually heals within 6-10 weeks and the corneal oedema 

clears, but a variable amount of stromal scarring may develop. 
Management: 

1-  Spectacles:  In  early  cases  to  correct  regular  and  mild  irregular 
astigmatism. 


background image

2- Rigid contact lenses: For higher degree of irregular astigmatism, 
they only reshape the cornea, there refractive power is zero. 
3-  Keratoplasty:  In  advanced  progressive  disease,  especially  with 
significant corneal scarring. 
4- intracorneal ring segment (Intacs) implantation: which is done 
by using laser or mechanical channel creation. These rings which are 
inserted inside these corneal channels can change the abnormality in 
the curvature of cornea and causing moderate visual improvement. 
5-  corneal  collagen  cross-linking:  is  done  by  using  riboflavin 
(vitamin  B2)  drops  to  photosensitizer  the  eye  followed  by  exposure 
to ultraviolet-A light. This a newer treatment which offers promise of 
stabilization  or  reversal  of  ectasia  in  at  least  some  patients.  It  can 
combined with Intacts insertion. 
 
Note:  lasik  is  contraindicated  in  correction  of  myopia  and 
astigmatism induced by keratoconus because it lead to more thinning 
and ectasia of the cornea and sever deterioration of vision later on.   

 
Keratoplasty (Corneal transplantation, Grafting) 
 

It is an operation in which abnormal corneal host tissue is replaces 

by  healthy  donor  cornea,  it  is  either  Full-thickness  (Penetrating 
Keratoplasty)  or  Partial  thickness  (Lamellar  Keratoplasty  and 
endothelial Keratoplasty). 
1-Penetrating keratoplasty: Indications: 

a- Optical keratoplasty: To improve visual acuity indicated in e.g. 
keratoconus,  dystrophies,  degenerations,  scarring  of  cornea  and 
pseudophakic  bullous  keratopathy  (oedema  due  damage  of  the 
endothelium after implantation of intraocular lens). 
* The most common indication in western countries is pseudophakic 
bullous keratopathy. 
 
b-  Tectonic  keratoplasty:
  To  restore  corneal  integrity,  indicated  in 
stromal  thinning  and  descemetoceles  (A  descemetocele  is  an 
outward displacement, or ectasia, of Descemet's membrane in an area 
where  the  overlying  corneal  stroma  has  been  destroyed  by 
inflammation). 


background image

c- Therapeutic keratoplasty: Removal of infected corneal tissue in 
eye unresponsive to antimicrobial therapy. 
d-  Cosmetic  keratoplasty:  Rare  indication,  to  improve  the 
appearance of the eye. 

 
2- Lamellar keratoplasty: 

It involves partial-thickness excision of the corneal epithelium and 

stroma  so  that  the  endothelium  and  part  of  the  deep  stroma  are  left 
behind. 
Indications: 

a- Opacification of the superficial one-third of the corneal stroma. 
b- Marginal corneal thinning or infiltration as in recurrent pterygium. 
c- Local thinning or Descemetocele formation. 
d- keratoconus because the endothelium is normal in this condition.  
 
3- Endothelial Keratoplasty: 
It  involves  partial  thickness  excision  of  the  corneal  endothelium, 
Descemet's membrane and very thin part of stroma (Dua’s layer). It 
is indicated when there endothelial damage e.g. pseudophakic bullus 
keratopathy and Fuchs endothelial dystrophy. 




رفعت المحاضرة من قبل: Mubark Wilkins
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 130 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل