Veränderungen der viskoelastischen Eigenschaften der Hornhaut nach Clear Cornea Kataraktoperation

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1 77 Veränderungen der viskoelastischen Eigenschaften der Hornhaut nach Clear Cornea Kataraktoperation A. Hager, M. Sadeghi, M.-O. Füllhas, T. Loge, B. Schroeder, W. Wiegand Zusammenfassung Fragestellung: Durch den Clear Cornea Zugang bei der Kataraktoperation werden viskoelastische Eigenschaften der Hornhaut verändert. Diese Veränderungen sollen durch die Messung der Kornealen Hysterese sowie des Augeninnendruckes durch Non-Contact- Tonometrie (NCT-IOP) und der zentralen Hornhautdicke (CCT) untersucht werden. Methodik: Mit dem Ocular Response Analyzer (ORA) wird präoperativ und am ersten postoperativen Tag die Korneale Hysterese (CH), der Augeninnendruck (NCT-IOP) sowie auch die CCT (US-Pachymetrie) bei 76 Augen gemessen. Ergebnisse: Die durchschnittliche Korneale Hysterese betrug präoperativ 10,3 ± 2,3 mmhg und postoperativ 9,31 ± 2,7 mmhg (p < 0,01). Der NCT-IOP betrug präoperativ 17,4 ± 3,4 mmhg und postoperativ 20,3 ± 6,7 mmhg (p < 0,01), die CCT stieg von 555,0 ± 31,7 µm präoperativ auf postoperativ 578,8 ± 41,7 µm (p < 0,01). Schlussfolgerung: Am ersten postoperativen Tag nach Clear Cornea Kataraktoperation ist bei signifikant dickerer Hornhaut die Korneale Hysterese reduziert. Dies deutet auf eine geminderte Dämpfungskapazität der Hornhaut direkt postoperativ hin. Einleitung Die viskoelastischen Eigenschaften der Hornhaut haben einen nachweislichen Einfluss auf die Tonometrie [3,4,6,7]. Daher werden die derzeit gültigen Konzepte zur Diagnostik und Betreuung von Glaukompatienten diskutiert und überarbeitet. Bisher sind die biomechanischen Eigenschaften der Hornhaut noch weitgehend unbekannt und waren bis auf den indirekten Parameter der zentralen Hornhautdicke nicht in vivo messbar. In der vorliegenden Untersuchung wurde der Effekt der Clear Cornea Kataraktoperation auf die viskoelastischen Eigenschaften der Hornhaut in Form der Kornealen Hysterese (CH) gemessen. Die postoperativen Änderungen der CH wurden in Bezug auf die Veränderungen der zentralen Hornhautdicke (CCT) ausgewertet. Patienten und Methode Patienten An 76 konsekutiven Augen, die einer Routine Clear Cornea Kataraktoperation zugeführt wurden, haben wir präoperativ und am ersten postoperativen Tag eine Messung der zentralen Hornhautdicke und eine Untersuchung mit dem Ocular Response Analyzer (ORA) durchgeführt. Die klinische Untersuchung erfolgte innerhalb

2 78 Hornhaut von zwei Wochen vor der Operation und am ersten postoperativen Tag während der Tageszeit. Ausgeschlossen wurden Patienten mit erkennbarer Hornhautpathologie an der Spaltlampe, Patienten mit vorangegangener Hornhautchirurgie (refraktive Chirurgie, Keratoplastik) sowie auch Patienten mit bekannter Glaukomerkrankung. Klinische Untersuchung Clear Cornea Kataraktoperation Jede Untersuchung bestand aus der Visusbestimmung, Spaltlampenuntersuchung der vorderen und hinteren Augenabschnitte, sowie der ORA-Untersuchung und der Ultraschallpachymetrie (20 MHz). Alle Patienten unterzogen sich einer weitgehend standardisierten Clear Cornea Phakoemulsifikation über einem temporalen Zugang von vier verschiedenen erfahrenen Operateuren. Die Operateure arbeiten intraoperativ mit identischen Materialien (Viskoelastikum Hydroxypropylmethylzellulose, Einmallanzen, Faltlinse {Acrysof, Alcon, Inc.}). Ocular Response Analyzer (ORA) Beim Ocular Response Analyzer (ORA, Reichert Ophthalmic Instruments, Buffalo, NY, USA) wird mit einem kurzen an- und abschwellenden Luftstoß die Hornhaut deformiert und gleichzeitig mit einem elektro-optischen System die Hornhautkonfiguration überwacht. Durch den Luftstoß wird die Hornhaut zunächst applaniert und sukzessive in eine konkave Form überführt. Der Druck bei einer definierten Applanation bei der Einwärtsbewegung wird festgestellt. Bei nachlassendem Druck des Luftstoßes geht die Hornhaut aus der konkaven Form sukzessive wieder in ihre ursprüngliche Form über. Bei der Auswärtsbewegung kommt es aufgrund der Viskosität der Hornhaut jedoch zu einer zeitlichen Verzögerung, die dazu führt, dass derselbe definierte Applanationszustand wie bei der Einwärtsbewegung erst bei einem niedrigeren Druck erreicht wird. Die Differenz der beiden Druckwerte zum Zeitpunkt der definierten Applanation (Ein- und Auswärtsbewegung) wird als Korneale Hysterese (CH) bezeichnet (Abb. 1). Der Mittelwert dieser beiden Druckwerte zum Zeitpunkt der Applanation wird als NCT-IOP ausgewiesen und entspricht etwa der Messung mit den handelsüblichen Non-Contact-Tonometern. In einem ideal elastischen Material ist die angewandte Kraft direkt proportional zur Deformierung des Materials, unabhängig von der Geschwindigkeit der Deformation. Im Gegensatz dazu stehen die viskösen Materialien, bei denen die Deformation von der Geschwindigkeit und der Rate der Krafteinwirkung abhängig ist ( Honig ). In der Natur gibt es keine ideal-elastischen Materialien, das heißt, eine visköse Komponente ist immer vorhanden. Die Korneale Hysterese beschreibt also die Verzögerung der Hornhautdeformation aufgrund der Hornhautresistenz. Jede Messung mit dem ORA-Gerät wurde viermal durchgeführt, der Mittelwert ging in die statistische Auswertung ein. Bei der Untersuchung wurden nicht auswertbare Messungen ( values out of scale ) verworfen.

3 Hager et al.: Veränderungen der viskoelastischen Eigenschaften der Hornhaut nach Clear Cornea Kataraktoperationen Definierter Applanationspunkt 1 (Einwärtsbewegung) Definierter Applanationspunkt 2 (Auswärtsbewegung) schwarz = Druckverlauf des Luftpulses Hysterese Applanationssignal Zeit [ms] Abb. 1: Funktionsprinzip des Ocular Response Analyzer (ORA) Pachymetrie Die Ultraschallpachymetrie (20 MHz) wurde mit einem handgehaltenen Pachymeter durchgeführt. Das Instrument berechnet den Mittelwert aus Einzelmessungen. Bei einer Standardabweichung von mehr als 5 µm wird eine Warnung aufgezeigt und die Messung wiederholt. Statistik Die Daten wurden mit dem Wilcoxon-Test für nicht-parametrische Zahlen und der Bestimmung des Pearson Korrelationskoeffizienten mit SPSS v (SPSS Inc, Chicago, IL) Software untersucht. Ergebnisse In die vorliegende Untersuchung wurden 76 Augen von 76 konsekutiven Patienten (39 männlich, 37 weiblich, 39 rechte Augen, 37 linke Augen), die wegen einer visusrelevanten Katarakt operiert wurden, mit einbezogen. Die erhobenen Daten wurden retrospektiv ausgewertet. Das durchschnittliche Alter betrug 71,3 Jahre. Die durchschnittliche Hysterese betrug präoperativ 10,3 ± 2,3 mmhg und postoperativ 9,31 ± 2,7 mmhg (p < 0,01) (Abb. 2). Der NCT-IOP betrug präoperativ 17,4 ± 3,4 mmhg und postoperativ 20,3 ± 6,7 mmhg (p < 0,01). Die zentrale Hornhautdicke stieg von 555,0 ± 31,7 µm präoperativ auf postoperativ 578,8 ± 41,7 µm (p < 0,01) (Abb. 3).

4 80 Hornhaut µm Abb. 2: Darstellung der Mittelwerte mit 95 % Konfidenzintervall der zentralen Hornhautdicke (CCT) prä- und postoperativ mmhg 11,0 10,5 10,0 9,5 9,0 8,5 CCT prä CH prä CCT post CH post Abb. 3: Darstellung der Mittelwerte mit 95 % Konfidenzintervall der Kornealen Hysterese (CH) prä- und postoperativ Diskussion Die biophysikalischen Faktoren, die zu der Rigidität und Elastizität der Hornhaut in vivo beitragen, das heißt, die Faktoren, die die Hornhaut formen, sind noch immer weitgehend unverstanden. Unter anderen wurde die zentrale Hornhautdicke (CCT) als wichtige Eigenschaft für die Rigidität angenommen und war bisher der einzige Parameter, der nichtinvasiv und in vivo bestimmt werden konnte. Mit dem Ocular Response Analyzer (ORA) kann ein neuer Parameter, die Korneale Hysterese (CH) untersucht werden. Unsere Messungen wurden im Rahmen der regulären Sprechstunden durchgeführt, um tageszeitliche Schwankungen weitgehend auszuschalten. Darüber hinaus hat Laiquzzaman [10] gezeigt, dass an gesunden Probanden die tageszeitlichen Schwankungen der CH nicht signifikant waren und auch nicht von den Schwankungen der CCT abhingen. Laiquzzaman [10] und Luce [11] konnten auch keine Seitendifferenz zwischen rechts und links nachweisen, sodass wir alle untersuchten Augen ohne weitere Differenzierung auswerteten, jedoch jeder Patient nur mit einem Auge in die Auswertung einging. Zentrale Hornhautdicke In der von uns untersuchten Gruppe stieg die CCT von 555,0 ± 31,7 µm präoperativ auf 578,8 ± 41,7 µm (p < 0,01) postoperativ an. Diese signifikante Zunahme der CCT konnte schon in anderen Arbeiten gezeigt werden, ebenso, dass diese Zunahme

5 Hager et al.: Veränderungen der viskoelastischen Eigenschaften der Hornhaut nach Clear Cornea Kataraktoperationen 81 wieder rückläufig ist und nach durchschnittlich 27 Wochen nicht mehr nachgewiesen werden kann [5]. Ein subklinisches Hornhautödem wird für diese Veränderung verantwortlich gemacht. Für die Messung der CCT wurde ein handgehaltenes Ultraschallpachymeter verwendet. Es ist sicher nicht möglich, die CCT-Messung immer auf der identischen Stelle der Hornhaut, geschweige denn auf dem kornealen Apex oder der jeweils dünnsten oder dicksten Stelle durchzuführen. Allerdings ist der signifikante Anstieg der CCT am ersten postoperativen Tag auch in anderen Arbeiten nachgewiesen worden, die mit dem Orbscan, einem Non-Contact-Verfahren, gemessen haben [5]. Korneale Hysterese Die Korneale Hysterese (CH) ist am ersten postoperativen Tag signifikant gegenüber den präoperativen Werten reduziert. Präoperativ betrug die CH 10,3 ± 2,3 mmhg und am ersten postoperativen Tag 9,31 ± 2,7 mmhg (p < 0,01). In den bisherigen Veröffentlichungen findet man eine Spanne von CH-Werten in normalen Populationen: 9,6 mmhg in 339 Augen mit einem mittleren Alter von 28 Jahren [11], 10,6 ± 2,29 mmhg bei 156 normalen Augen [8] und tageszeitlichen Schwankungen zwischen 12,2 und 12,7 mmhg in normalen Augen (n = 42) [10]. Mit einem durchschnittlichen Wert von 10,3 mmhg in unserer präoperativen Gruppe erscheint die CH innerhalb der Norm für Normalpopulationen. Die postoperativen Werte mit einer durchschnittlichen CH von 9,31 mmhg sind jedoch eindeutig niedriger als die bisher angegebenen Normalwerte. Es gibt jedoch Beispiele für Patientengruppen mit niedrigen Hysterese-Werten: In einer Glaukomgruppe wurde eine mittlere CH von 8,7 ± 2,3 mmhg bei 78 Augen (Schroeder et al., DOG 2006), bei Kindern mit Glaukom wurde im Vergleich zu gesunden Kindern ebenfalls eine signifikant reduzierte CH nachgewiesen [9]. Die Bedeutung der reduzierten Hysterese ist noch nicht ausreichend verstanden. Congdon et al. haben gezeigt, dass eine niedrigere CH bei Glaukompatienten mit einem progressiven Gesichtsfeldverlust korreliert ist, was für eine niedrigere CCT in seiner Untersuchung nicht zutraf [1]. Eigene Untersuchungen legen nahe, dass sich die CH auch im Alter reduziert [2]. Kirwan konnte bei Kindern keine Altersabhängigkeit der CH zeigen [9]. Hierbei handelt es sich allerdings um eine kleine Gruppe mit kleiner Altersspanne. Diese Ergebnisse stimmen mit den Befunden von Patienten mit Fuchs scher Endotheldystrophie (CCT erhöht) und Patienten nach LASIK (CCT reduziert) überein. In beiden Gruppen handelt es sich um Patienten mit reduzierter CH, die unabhängig von der CCT nachweisbar ist. Hornhäute mit reduzierter Kornealer Hysterese wurden von Luce auch kompromittiert genannt, da die Dämpfungseigenschaften eingeschränkt sind [11]. Nach Clear Cornea Kataraktoperation dominierten die elastischen Eigenschaften der Hornhaut am ersten postoperativen Tag. Dies würde bedeuten, dass das postoperative korneale Ödem die viskösen Eigenschaften reduziert und damit auch die Dämpfungskapazität der Hornhaut für den Luftstoß der Messung. Insofern ist an-

6 82 Hornhaut zunehmen, dass die NCT-Messung in dieser Situation besonders ungenau ist, da die Messung aufgrund des kurzen Luftstoßes von 3 ms auf der elastischen Komponente der Hornhaut basiert im Gegensatz zur Goldmann-Applanationstonometrie [3,4,6,13]. Unsere Untersuchungen zeigen, dass die Veränderungen der Kornealen Hysterese nicht von denen der zentralen Hornhautdicke abhängen. Deshalb können strukturelle Veränderungen der Hornhaut besser durch die Messung der Kornealen Hysterese als durch die Bestimmung der zentralen Hornhautdicke charakterisiert werden. Literatur 1. Congdon NG, Broman AT, Bandeen-Roche K et al.: Central corneal thickness and corneal hysteresis associated with glaucoma damage. Am J Ophthalmol 2006;141: Schroeder B, Dave S, Hager A, Wiegand W: Änderung mechanischer Hornhauteigenschaften (Korneale Hysterese) im Alter. In: Tetz MR, Auffarth GU, Pham DT (Hrsg.): 21. Kongress der DGII. Köln: Biermann Verlag 2007; Domke N, Hager A, Wiegand W: Augeninnendruck und Hornhautdicke. Ein Vergleich zwischen Non-Contact-Tonometrie und Applanationstonometrie. Ophthalmologe 2006;103: Draeger J, Jessen K, Haselmann G: Klinische und experimentelle Untersuchungen mit dem Non-Contact-Tonometer. Klin Monatsbl Augenheilk 1975;167: Falkenberg B, Kutschan A, Wiegand W: Analyse der optischen Parameter nach Kataraktoperation und Implantation einer Faltlinse. Ophthalmologe 2005;102: Goldmann H, Schmidt T: Über Applanationstonometrie. Ophthalmologica 1957;134: Hager A, Dave H, Wiegand W: Hornhautpachymetrie und Messung des Intraokularen Druckes. Klin Monatsbl Augenheilkd 2005;222: Hager A, Schroeder B, Sadeghi M et al.: Einfluss von Cornealer Hysterese und Cornealem Resistenzfaktor auf die Messung des intraokularen Druckes. (Ophthalmologe 2007, eingereicht) 9. Kirwan C, O Keefe M, Lanigan B: Corneal Hysteresis and Intraocular pressure measurement in children using the Reichert Ocular Response Analyzer. Am J Ophthalmol 2006;142: Laiquzzaman M, Bhojwani R, Cunliffe I, Shah S: Diurnal variation of ocular hysteresis in normal subjects: relevance in clinical context. Clin Experiment Ophthalmol 2006;34: Luce DA: Determining in vivo biomechanical properties of the cornea with an ocular response analyzer. J Cataract Refract Surg 2005;31: Medeiros FA, Weinreb RN: Evaluation of the influence of corneal biomechanical properties on intraocular pressure measurements using the Ocular Response Analyzer. J Glaucoma 2006;15: Tonnu PA, Ho T, Newson T et al.: The influence of central corneal thickness and age in intraocular pressure measured by pneumotonometry, non-contact-tonometry, the Tono-Pen XL, and Goldmann applanation tonometry. Br J Ophthalmol 2005;89:851-54