Myopia and Myopia Progression: Validation of Measurement Methods and Longitudinal/Cross-Sectional Assessment of Refraction, Axial length, and Near-Work Effects.

Introduction & Aim Myopia is increasing worldwide and can lead to sight-threatening complications, creating a need for accurate, clinically realistic measurement tools to monitor progression and related ocular changes. This thesis aimed to compare objective refraction techniques against subjective refraction and test the effect of increasing pupil size affects objective refraction outputs and higher-order aberration–related metrics. Moreover, it evaluates myopia-related risk factors using longitudinal (refractive error, axial length and percentile tracking), near-work effect and cross-sectional peripheral refraction analyses. Results At 3-mm pupil size, objective refraction procedures showed strong agreement with subjective refraction, with particularly high correlations for open-field aberrometer (OFA) and open-field autorefractors (OFAUTO) techniques in young subjects (Spearman’s rho: subjective–OFA 0.96; subjective–OFAUTO 0.95, all p<0.001), and no evidence of proportional bias in Bland–Altman analyses. Monocular vs binocular measurements were generally comparable for M, with any statistically detected differences considered clinically negligible. When pupil size increased (3–6 mm), within-method comparisons showed no significant change in spherical equivalent refraction across pupil sizes, indicating that pupil enlargement did not substantially alter refraction results within the same device. For spherical aberration (C4,0), paired comparisons also remained non-significant after Bonferroni correction (p<0.0167), suggesting stability of C4,0 across pupil sizes for both OFA and closed field aberrometer (CFA). In the longitudinal component, axial-length percentile tracking identified meaningful variability in growth trajectories. Over 0→18 months, a (high-risk) shift (≥10 percentiles) was observed in 15.8% of female children and 20.8% of male children in one eye, and in 10.5% (female) and 25% (male) in the fellow eye, while older groups were mostly stable. Acute near work (10 minutes at 33 cm) did not produce a significant change in central SER, and overall near-task effects were subtle. choroidal responses were found to be location-dependent and not always detectable with short exposure windows. Peripheral refraction measurements showed a consistent pattern of relative peripheral myopia compared with the central (0°) reference in both children and adults, with the magnitude varying by meridian and eccentricity. Conclusion Interpretation of myopia-related measures depends strongly on measurement method and testing conditions, so conclusions drawn from refraction, axial length, and peripheral metrics should be made in the context of protocol choices. Objective refraction was reliable under non-cycloplegic testing, but outcomes varied with instrument design and accommodation control, supporting open-field methods as robust approaches and highlighting potential bias with closed-field measurements. Analyses across pupil sizes (3–6 mm) showed stable spherical equivalent (M) and spherical aberration (C4,0), indicating that computational pupil enlargement did not materially alter these key outputs under the tested conditions. Longitudinal findings reinforce axial length, particularly when interpreted using age-referenced percentiles, as a sensitive indicator for monitoring growth trajectories in children, while short near-work effects appear subtle and protocol-dependent. Finally, the location-dependent behavior of choroidal thickness and peripheral refraction emphasizes that retinal eccentricity and measurement protocol are essential for meaningful interpretation of peripheral parameters in myopia. Overall, these findings support standardized, clinically realistic measurement protocols and careful context when comparing instruments or interpreting peripheral and biometric outcomes in myopia research and monitoring.

Introduzione e obiettivi La miopia è in aumento a livello globale e può condurre a complicanze potenzialmente minacciose per la vista, rendendo necessari strumenti di misura accurati e clinicamente realistici per il monitoraggio della progressione e dei cambiamenti oculari. Questa tesi ha confrontato tecniche di rifrazione oggettiva con la rifrazione soggettiva e ha valutato l’effetto dell’aumento del diametro pupillare sugli output refrattivi e sulle metriche delle aberrazioni di ordine superiore. Sono stati inoltre analizzati fattori di rischio legati alla miopia mediante approcci longitudinali (errore refrattivo, lunghezza assiale e tracciamento percentile), l’effetto del lavoro da vicino e la rifrazione periferica. Risultati A 3 mm di diametro pupillare, le procedure di rifrazione oggettiva hanno mostrato una forte concordanza con la rifrazione soggettiva, in particolare per le tecniche open-field (OFA e OFAUTO) nei soggetti giovani (rho di Spearman 0,96 e 0,95; p<0,001), senza evidenza di bias proporzionale nelle analisi di Bland–Altman. Le misure monoculari e binoculari sono risultate generalmente comparabili per M, con differenze clinicamente trascurabili. All’aumentare del diametro pupillare (3–6 mm), i confronti intra-metodo non hanno evidenziato variazioni significative dell’equivalente sferico, indicando stabilità dei risultati refrattivi. Anche per l’aberrazione sferica (C4,0) i confronti appaiati sono rimasti non significativi dopo correzione di Bonferroni (p<0,0167), suggerendo stabilità tra le diverse pupille per OFA e CFA. Nel follow-up longitudinale, il tracciamento percentile della lunghezza assiale ha mostrato un’elevata variabilità delle traiettorie di crescita: uno spostamento ad alto rischio (≥10 percentili) è stato osservato in una quota rilevante di bambini, mentre i gruppi più anziani sono risultati per lo più stabili. Il lavoro da vicino acuto non ha prodotto variazioni significative della SER centrale; gli effetti complessivi sono risultati sottili e dipendenti dal protocollo. Le risposte coroideali sono state sito-dipendenti e non sempre rilevabili con brevi finestre di esposizione. La rifrazione periferica ha mostrato un pattern coerente di miopia periferica relativa rispetto al centro, con ampiezza variabile in funzione di meridiano ed eccentricità. Conclusioni L’interpretazione delle misure correlate alla miopia dipende fortemente dal metodo e dalle condizioni di test. La rifrazione oggettiva è risultata affidabile in condizioni non cicloplegiche, con migliori prestazioni per i sistemi open-field e possibili bias nei sistemi closed-field. La stabilità di M e C4,0 tra pupille 3–6 mm indica che l’ampliamento pupillare computazionale non modifica sostanzialmente questi parametri nelle condizioni studiate. I risultati longitudinali confermano la lunghezza assiale, soprattutto se interpretata tramite percentili, come indicatore sensibile per il monitoraggio della crescita oculare nei bambini. Infine, la dipendenza spaziale dello spessore coroideale e della rifrazione periferica sottolinea l’importanza di protocolli standardizzati e di una corretta contestualizzazione