Thomas Hofmann, MSc. Optometrie Zentrum Picasso Platz 4 CH-4052 Basel. Dozent FHNW, Institut für Optometrie

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1 Thomas Hofmann, MSc. Optometrie Zentrum Picasso Platz 4 CH-4052 Basel Dozent FHNW, Institut für Optometrie Adjunct Member of the Faculty, New England College of Optometry, Boston MA Dozent HTW Aalen ASTIGMATISMUS MESSUNG DER K-WERTE KURZE PAUSE AKKUSTISCHE UND OPTISCHE BIOMETRIE FORMELN UND KONSTANTEN IN DER BIOMETRIE NORMALAUGE UND PITFALLS HANDS-ON Freitag 23. November

2 Astigmatismus 3 Astigmatismus 4 2

3 copyright Thomas Hofmann Optometrie Zentrum 5 Regulärer Astigmatismus vs. Irregulärer Astigmatismus 6 3

4 Ursachen für Irregulären Astigmatismus (Achsenlagen 90 auseinanderliegend) Keratokonus, Keratoplastik, INTACS, Chirurgie, Traumatisch 7 8 Arten des regulären Astigmatismus (Achsenlagen = 90 auseinanderliegend) Astigmatismus mit der Regel Astigmatismus gegen die Regel Astigmatismus obliquus (Schiefer Astigmatismus) Myoper Astigmatismus Hyperoper Astigmatismus Astigmatismus mixtus 4

5 Lage der Minuszylinderachse Definiert: Mit der Regel Gegen die Regel Schief 9 Astigmatismus mit der / gegen die Regel Mit der Regel; -Cyl.horizontal Gegen die Regel; -Cyl. vertikal 10 5

6 Lage der Pluszylinderachse Definiert: Mit der Regel Gegen die Regel Schief 11 Astigmatismus mit der Regel Minuszylinderlage 180 (± 30 ) 12 6

7 Astigmatismus gegen die Regel Minuszylinderlage 90 (± 30 ) 13 Astigmatismus obliquus Minuszylinderlage 45 /135 (± 30 ) 14 7

8 Lage der Brennlinien 15 Definiert Zusammengesetzter hyperoper Astigmatismus Einfacher hyperoper Astigmatismus Astigmatismus mixtus Einfacher myoper Astigmatismus Zusammengesetzter myoper Astigmatismus Astigmatischer Strahlengang; Sturm`sches Konoid, Kreis kleinster Verwirrung Kreis kleinster Verwirrung = SEQ 16 8

9 Kreis kleinster Verwirrung = SEQ Sph. Aequivalent 17 Zusammengestzter, myoper Astigmatismus 2 Brennlinien Beide Brennlinien vor der Retina Rezeptbeispiel: SEQ = Sph. Aequivalent 18 9

10 Einfacher, myoper Astigmatismus 2 Brennlinien 1 Brennlinie auf der Retina Sph. Aequivalent Retina 1 Brennlinie vor der Rezeptbeispiel ± SEQ = Astigmatismus mixtus 2 Brennlinien 1 Brennlinie vor der Retina Sph. Aequivalent 1 Brennlinie hinter der Retina Rezeptbeispiel: SEQ = ±

11 Einfacher, hyperoper Astigmatismus 2 Brennlinien 1 Brennlinie auf der Retina Sph. Aequivalent Retina 1 Brennlinie hinter der Rezeptbeispiel: SEQ = Zusammengestzter, hyperoper Astigmatismus 2 Brennlinien Beide Brennlinien hinter der Retina Rezeptbeispiel: SEQ = Sph. Aequivalent 22 11

12 Pluszylinder, Minuszylinder, SEQ Es wird unterschieden zwischen Minuszylinder: Und Pluszylinder Pluszylinder und Minuszylinder Vorgehensweise: Addieren des Zylinderbetrags zur Sphäre Ändern des Vorzeichens Zylinderachse um 90 drehen (Falls die Achse >180, noch 180 subrahieren) Beispiel: (+2.00) + (-1.50) = wird zu = 210 = 30 Neu:

13 Sphärisches Aequivalent Das SEQ beschreibt die Korrektur eines Brillenglases oder einer Kontaktlinse, welche die beste Sehschärfe erlaubt, bei unkorrigiertem Astigmatismus Das SEQ bedeutet auch soviel wie der Mittelwert der Zylindrischen Korrektur Beispiel: / 75 SEQ = (+1.00) +. = (+1.00) + (-1.25) = Bedeutung des SEQ s Zur Berechnung einer torischen IOL wird mit dem SEQ die Basis-Stärke der IOL bestimmt 26 13

14 zum Beispiel SN60T6 «Rufname» der IOL = SEQ SN60T6 23.0D Nennstärke der IOL: bzw Gesamtastigmatismus vs. Innerer Astigmatismus 14

15 Zuordnung des Astigmatismus Hornhautastigmatismus + Linsenastigmatismus = Gesamtastigmatismus (Rezeptastigmatismus) 29 Hornhautastigmatismus Ophthalmometer Topographiegerät (Orbscan, Pentacam, Sirius ) IOL-Master Haag Streit Biographer 30 15

16 Linsenastigmatismus Nicht messbar zum heutigen Zeitpunkt Gesamtastigmatismus - Hornhautastigmatismus Linsenastigmatismus 31 Zuordnung des Astigmatismus Gesamtastigmatismus - Hornhautastigmatismus = Innerer Astigmatismus 32 16

17 Messung der K-Werte Welche Messtechniken haben wir? Manuelle Ophthalmometer Automatische Keratometrie Automatische Topographiegeräte 34 17

18 Koinzidenz Ophthalmometer Javal HS Zeiss Rodenstock American Optical 35 Javal-Schiötz und American Optical Beleuchtete Objekte (Miren) werden auf der Hornhaut reflektiert Miren werden zur Koinzidenz gebracht 2 Auswertungsmöglichkeiten: - mm - Dpt 36 18

19 Automatische Keratometrie Diverse Autorefraktokeratometer K-Werte zeigen reguläre Astigmatismen 37 Keratograph / Easygraph Anzahl der Ringe: 22 Arbeitsabstand: 80 resp. 40 mm Ausgewertete Datenpunkte: Automatische Messauslösung (x,y,z) 38 19

20 Orbscan Hybrid-System Placidodisk Spaltbilder Mathematische Auswertung mittels Triangulation n Hornhaut = n Kammerwasser = Triangulation 40 20

21 Pentacam Scheimpflug Kamera Rotiert um eine Achse von 0 bis , bzw. 50 Aufnahmen 500 Messpunkte/Aufnahme bzw Datenpunkte/Messvorgang 41 Tomey TMS-5 HH-Vorderfläche (Placido) Bis zu 31 Ringe Bis zu Messpunkte Automatische Auslösung HH-Rückfläche (Scheimpflug) Aufnahmen Bis zu Datenpunkten Automatische Auslösung 42 21

22 CSO Scheimpflug Placido Hybrid 25 Schimpflugbilder Placido Disk 22 Ringe IOL Master Keratometrie (reguläre Astigmatismen) ACD White to White Axiale Länge 44 22

23 LensStar Keratometrie (reguläre Astigmatismen) Zentrale Hornhautdicke ACD Linsendicke Axiale Länge Retinale Dicke White to White Pupillometrie Sehachse Was messen wir? Vorderfläche der Hornhaut Ohne Berücksichtigung der Hornhautrückfläche 2 Meridiane Reguläre Hornhaut 90 auseinanderliegend Irreguläre Hornhaut Verkippte Miren Meridiane 90 auseinanderliegend Asymmetrien Man. Ophthalmometer, IOL-Master, Lensstar, Keratograph etc. Autom. Ophthalmometer, IOL-Master, Lensstar Man. Ophthalmometer, Topographen Topographiegeräte 23

24 Von mm zu Dpt D = n ' r [ m n ] = 332 mm * Dioptric Power: D [dpt] Curvature: r [m] Index of Refraction: n (Air) n (Medium) Keratometerindex * (IOL Master; 1.332) Keratometer Index Orbscan (USA) n = IOL-Master n = Javal n = HS Javal n = Pentacam n = Hoya n =

25 Lesen und Interpretieren der Biometrie 50 A-Scan Ultraschall Biometrie 25

26 A Scan Ultraschall Hochfrequenz-Ultraschall 10MHz Begrenzte Durchdringung Hohe Auflösung Tiefere Frequenz Bessere Durchdringung Tiefere Auflösung Gebährmutter Höhere Frequenz Bessere Auflösung Weniger Durchdringung Pachymetrie 20MHz 51 Merkmale 52 Misst von der Hornhaut bis zur Membrana Limitans Interna 26

27 53 RPE vs. ILM 27

28 Kontakt A Scan Applanation Direkter Kontakt Cornea/Messprobe 55 Immersions-A Scan Messaufsatz sitzt auf der Sclera Saline/BSS wird eingelassen Flüssigkeit zwischen Messprobe und Cornea 56 28

29 Immersions-Ultraschall Messung vom Hornhautepithel der Sehachse entlang 57 Das Echogramm Kontakt A-Scan 4 Signale Cornea/probe, Linsenvorderfläche, Linsenrückfläche, Retina Immersions A-Scan 5 Signale Corneavorderfläche/Messkörper, Cornearückfläche, Linsenvorderfläche, Linsenrückfläche, Retina Orbitaler Fettkörper 58 29

30 Kontakt A-Scan 59 Immersions A-Scan 60 30

31 Berechnung der axialen Länge Indirekte Messung Grenzflächen werden identifiziert Zeit als Basis der Distanzmessung Eindellung der Hornhaut Die Cornea ist deformierbar Druck reduziert die VKT 0.1 bis 0.3mm Messfehler auch bei geübten Anwendern Federmechanismus bewirkt gleichen Fehler Durchschnittliche VKT = 3.24mm Bei Abweichung Werte überprüfen, R/L vergleichen Falsch zu tief gemessene VKT Falsch kurze AL IOL-Stärke falsch hoch Myoper Shift INTERNAL USE ONLY 31

32 Weitere Fehlerquellen Falsche Ausrichtung der Messprobe Ausrichtung auf die Sehachse Perpendikulare Ausrichtung Ausrichtung auf den Sehnerv Dichte Linsentrübungen Ungenaue Signalzuordnung Ungenaue Signalposition Mittels Kontrolle des Echogramms feststellbar Ausrichtung auf die Sehachse Falsch kurze AL Falsch hohe IOL Myoper Shift Peaks der Linse beurteilen Asymmetrische Peaks = Falsche Ausrichtung 32

33 Korrekte Ausrichtung Ausrichtung auf den Opticus Basis zur Berechnung = AL von Hornhaut bis Makula Falsch lange AL Falsch tiefe IOL-Stärke Signal des orbitalen Fettkörpers muss vorhanden sein 33

34 Messung auf den Sehnerv (Fettkörper fehlt) 67 Dichte Linsentrübungen Falsche Signalstärke Signalstärke erhöhen bei dichten Trübungen Bessere Durchdringungen => geringere Auflösung Falsche Signalzuordnung Linsenkern 34

35 Falsche Signalstärke Zu hohe Signalstärke Abgeflachte Peaks Amplutude zu hoch Nahe beieinander ligende Strukturen nicht differenzierbar Retina & Sklera Zu tiefe Signalstärke Retinapeak geht verloren Gate auf der Sklera Hyperopber Shift Signalstärke zu hoch 35

36 Signal innerhalb der Linse Check Liste Mindestens 5 gute Messungen Akzeptabel : SD < 0.15 Ideal : SD < 0.1 Maximaler Unterschied 0.3 4/5 klar erkennbare Peaks Kontakt/Immersion Peaks der Linse symmetrische Höhe Steil abfallende Peaks der Retina Peak der Sklera erkennbar Korrekte Zuordnung der Übergänge 36

37 73 Optische Biometrie Vorteile der optischen Biometrie Schnell Non-Contact Hohe Reproduzierbarkeit der Werte 37

38 Eckdaten eines «normalen» Auges Hornhaut K-Wert 43.81D ± 1.6D Hornhautdicke CT, Pachymetrie ~530µm Vorderkammertiefe VKT, ACD 3.1mm ± 0.30mm Linsendicke LT 4.7mm ± 0.41mm Axiale Länge AL 23.5mm ± 1.25mm Netzhautdicke RT ~200µm Name, ID, Geb. Datum und Messdatum 2. OD / OS 3. Status 4. Komp. AL und gemessene AL s 5. Keratometrie in mm, Achse und D 6. VKT 7. WZW und Lage der Sehachse 38

39 1. Axiale Länge Scan interpretieren Status? Anzahl Messungen? SNR? Ausreisser? Normalwerte? 77 SNR (Signal to Noise Ratio) Qualität der Messung Hoher Wert = Gute Messung Opazitäten und Reflektivität Einflussfaktoren: Dichte Cataract Schlechte Fixation Hohe Ametropien +/- 6 oder höher eventuell mit aufgesetzter Brille messen (!!! Nur mit Gläsern OHNE Tönung, NICHT mit Kontaktlinsen) 39

40 Hohe SNR Sehr gute SNR >10 Akzeptable SNR SNR >2 40

41 Borderline SNR Weitere Angaben Fehlermeldung Error SNR <

42 Ausreisser Bei Ausreissern Scan evaluieren Double Spiked Primary Maxima 42

43 Kontrolle des Scans Signal von der Membrana Limitans Interna (ILM) 150 bis 350 μm vom RPE entfernt Cursor muss auf dem Spike des RPE sein Signal des RPE s ist normalerweise höher 43

44 Cursor befindet sich auf der ILM Selten Cursor auf RPE verschieben (rechts) Axiale Länge verändert sich 150 bis 350 µm Signal von der Chorioidea 44

45 Weitere Merkmale Manipulation * Cursor wurde verschoben Keratometrie Anzahl Messungen? Normalwerte? Abweichungen der Messwerte? Astigmatismus max. 0.25D Betrag WTR, ATR 90 45

46 Vorderkammertiefe Anzahl Messungen? Ausreisser? Normalwerte? 91 WZW Anzahl Messungen? X und Y 92 46

47 1. Name, ID, Geb. Datum, Messdatum und Operateur 2. Formel, Zielrefra und Geräteindex 3. Übersicht der Biometrie 4. Status 5. Linsenberechnungen (SEQ = Zielrefra), Emmetropie-IOL und IOL-Konstanten 93 Keratometrie mit dem IOL Master 47

48 Patienteninstruktion Gelbes Fixationslicht Gerät zentrieren 6 Punkte und Strichfigur Blinzeln lassen Messung ausführen Messung Mind. 3 Messungen Messwertdifferenzen > 0.5 D EVALUATION! K1 und K2 jeweils innerhalb 0.25D Tränenfilm beobachten Blinzeln lassen und wiederholen Alle 6 Messpunkte müssen sichtbar sein 48

49 Ideale Messanordnung Defokussiert Fokussieren und Messung wiederholen 49

50 Fehlende Messpunkte Auge weiter öffnen und Messung wiederholen Trockenes Auge Befeuchten, Auge weiter öffnen und Messung wiederholen 50

51 Oberfläche unregelmässig Messpoition leicht dezentrieren und Messung wiederholen Starke Unregelmässigkeiten Messung verwerfen 51

52 Vorderkammertiefe (VKT) Merkmale Hornhautepithel bis Linsenepithel Beleuchtung von der Seite Helles Spaltlicht; Gelbes Fixierlicht K-Wert notwendig IOL-Master Messwert oder manuell 52

53 Messung Fixationspunkt innerhalb des Vierecks Zwischen Cornea und Linse Nahe der Linse aber davor Spaltlicht auf der Cornea und auf der Linse White to White Messung 53

54 PostLASIK 54

55 ALLEGRO BioGraph Measurement Parameters The ALLEGRO BioGraph provides: A-scan Axial length (AL) (Central) Cornel thickness (CCT) Anatomic anterior chamber depth (ACD anatomic ) Lens thickness (LT) Corneal curvature (K) Retina thickness (RT) Anterior Segment White to white distance Pupillometry Position of visual-optical line Biometric Diagnostic: Evolution The ALLEGRO BioGraph measures: Axial length (AL) Anterior chamber depth (ACD) (Central) Cornel thickness (CCT) Lens thickness (LT) + Corneal curvature (K) + Anatomic (true) chamber depth (ACD anatomic ) + Retina thickness + White to white distance + Pupillometry + Position of visual-optical line 55

56 Technology OLCR Biometry = Optical Low Coherence Reflectometry Biometry Wavelength ALLEGRO BioGraph: Super luminescent diode (SLD) 820 nm IOL Master: Laser diode 780 nm The Combination of OLCR and SLD (Super-Luminescent Diode) technology addresses known shortcomings of a traditional laser diode set up: Reduces multiple / artificial peaks in the A-scan Higher signal to noise ratio Sufficient Cataract penetration Minimum light exposure Keratometry Flat radius and steep radius of the cornea are calculated analyzing the position of 32 projected light reflections linedup as two rings with the following diameters: - Outer Ring: 2.30 mm (0.091 inch) - Inner Ring: 1.65 mm (0.065 inch) Centered at the Visual-Optical Axis (VOA) Application: Corneal astigmatism and axis Mean corneal refractive power at VOA Note: K readings of the Biograph might not correlate to the Oculyzer and Topolyzer, due to the different centration, diameter and regractive index used 56

57 113 NORMALAUGE, FORMELN, KONSTANTEN UND PITFALLS 114 Wahl der Formel 57

58 Das Auge als optisches Instrument 115 Fotokamera: Objektiv Blende Mikrochip Auge: Hornhaut und Linse Iris Retina Das Auge als optisches Instrument Hornhaut Hornhautdicke Vorderkammertiefe Linsendicke Axiale Länge Netzhautdicke K-Wert CT, Pachymetrie VKT, ACD LT AL RT

59 Eckdaten eines «normalen» Auges Hornhaut K-Wert 43.81D ± 1.6D Hornhautdicke CT, Pachymetrie ~530µm Vorderkammertiefe VKT, ACD 3.1mm ± 0.30mm Linsendicke LT 4.7mm ± 0.41mm Axiale Länge AL 23.5mm ± 1.25mm Netzhautdicke RT ~200µm 117 ACD > 3.1mm Megalocornea & axial hyperopia Megalocornea Large eye & axial myopia ACD 3.1mm; ± 0.3mm Axial hyperopia Normal Eye Axial myopia ACD < 3.1mm Small eye & Nanophthalmia Microcornea Microcornea & axia myopia AL < 23.5mm AL 23.5mm; ± 1.25mm AL > 23.5mm

60 Effektive Linsenposition (ELP) SRK/T: ELP = A-constant Hoffer Q: ELP = pacd Holladay 1: ELP = Surgeon Factor Holladay 2: ELP = ACD (multivariable) Haigis: ELP = a0 + (a1 * ACD) + (a2 * AL) 119 Haigis Formel; Eine neue Hinterkammerlinse wird geboren A = a0 = 1.5 a1 = 0.4 a2 =

61 Haigis Formel A: wird vom Hersteller vorgegeben (1:1 Veränderung pro D) a0: beeinflusst die Power Prediction Curve (nonlineare Funktion zur Vorhersage von D-IOL) a1: beeinflusst die gemessene ACD a2: beeinflusst die gemessene AL 121 Effektive Linsenposition (1) ACD Faustregel ACD-Fehler von 1mm beeinflusst die postoperative Refraktion wie folgt: 1.0 D in einem myopen Auge 1.5 D in einem emmetropen Auge up to 2.5 D in einem hyperopen Auge

62 Effektive Linsenposition (2), K-Werte Faustregel Fehler Ratio 1:1 123 Effektive Linsenposition (3), Axiale Länge Faustregel AL-Fehler von 1mm in einem normalen Auge beeinflusst die IOL-Stärke mit 4D und die postoperative Refraktion mit 1.3D

63 Mean absolute prediction error 125 Minuslinsen verhalten sich anders AL >30mm 1.2% AL 31 bis 32mm: IOL Power wechselt von + zu Eine Plano-IOL führt zu einem hyperopen Shift von +0.3D

64 Minuslinsen brauchen eigene Konstanten 127 IOL-Berechnung bei vorhandener phaken Linse (Cachet, ICL, Artisan, Artiflex et al Bei Minuskorrekturen Keine Veränderung der Berechnung notwendig Bei Pluskorrekturen Hersteller konsultieren Allenfalls Topographiemessung Bioptics?

65 129 Pitfalls post LASIK Pitfalls; IOL nach LASIK 130 Normales Auge Myopes Auge 65

66 Pitfalls; IOL nach LASIK 131 Hyperopes Auge Auge nach MyopieLASIK Verwendung der passenden Formeln Keine Formeln ohne ACD verwenden (HofferQ und SRK/T) Vermeiden von SRK II, v.a. in kurzen Augen Vermeiden von Holladay 1, v.a. in langen Augen ELP abhängig von der Axialen Länge

67 Veränderungen nach Myopie-LASIK (Haigis Formel) K, ACD and AL definieren die vorausgesagte IOL-Stärke AL wird durch Myopie-LASIK verändert PostLasik AL ist kürzer K-Werte sind empirisch interpoliert und somit falsch nach LASIK Zentralskotom der Topographen ACD flacher nach Myopie-Lasik Die ELP wird weiter anterior angenommen hyperoper Shift 133 HaigisL Formula 1. Verwendet eine Korrektionskurve um den gemessenen Radius zu korrigieren 2. Subtrahiert 0.35 D zur Kompensation des ELP prediction error. 3. Konvertiert diesen Wert in den Berechnungsradius 67

68 Historie Umfassende prelasik Dokumentation Biometrie vor LASIK 95% aller Augen sind isometrisch* *Wolfgang Haigis, DOC Herkömmliche Formeln vs. Ray Trace Formeln 68

69 Regressionsformeln Keratometrie Vorderkammertiefe Axiale Länge Formel für Dicke Linsen; Systembrechkraft der Hornhaut = n Hornhaut = n Kammerwasser = n Luft 69

70 Total Corneal Refractive Power Map Realistischste Berechnung der HH-Brechkraft mittels Ray Tracing NICHT zu verwenden zur IOL-Berechnung bei Index-kompensierten Formeln Raytracing und Tool zur Festlegung der Implantationsachse bei torischen IOL 70

71 Grundlagen und Equipment Keine Linsenkonstanten ELP Axiale Länge (Prof. Preussner) Optische Biometrie 71

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