Laser-in-situ-Keratomileusis (LASIK) und Scanning-Laser-Ophthalmoskopie

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1 Der Ophthalmologe Springer Medizin Verlag /s Laser-in-situ-Keratomileusis (LASIK) und Scanning-Laser-Ophthalmoskopie Originalien E. M. Hoffmann 1, 2, H. B. Dick, F. H. Grus und N. Pfeiffer (1) Univ.-Augenklinik Mainz, (2) Univ.-Augenklinik Mainz, Langenbeckstr. 1, Mainz E. M. Hoffmann Online publiziert: 23. März 2005 Zusammenfassung Hintergrund Die LASIK-Behandlung nimmt Einfluss auf die Messung der Netzhautdicke und der Papillentopographie mit dem Retinal Thickness Analyzer (RTA). Methoden Es wurden 48 Augen von 25 gesunden Patienten in die Studie eingeschlossen. Das mittlere Alter betrug 40,0±10,6 Jahre. Die Refraktion präoperativ betrug im Mittel im sphärischen Äquivalent (SÄ) 3,3±3,6 dpt und postoperativ 0,2±0,9 dpt. Vor und nach der LASIK wurde eine Messung mit dem RTA durchgeführt. Die Tiefe und Dauer der Ablation während der LASIK wurde mit der Messung der Netzhautdicke postoperativ korreliert. Bei allen Patienten wurde präoperativ eine Pachymetrie durchgeführt. Ergebnisse Nach der LASIK-Behandlung kam es zu einer signifikanten Erniedrigung der Messung der mittleren retinalen Schichtdicke (MRNFL) und der Querschnittsfläche entlang der Konturlinie (RNFL cross section area). MRNFL präoperativ: 0,18 mm, postoperativ: 0,11 mm, p =0,026, RNFL cross section area präoperativ: 1,17 mm 2, postoperativ: 0,71 mm 2, p =0,015. Die Ablationstiefe korrelierte signifikant mit der Abnahme der MRNFL nach LASIK ( MRNFL: Ablationstiefe, p =0,001, r = 0,5). Die Ablationsdauer nahm keinen signifikanten Einfluss auf die Änderung der postoperativen Messungen (p =0,27, r = 0,08). Die Änderung der Netzhautdicke in Bezug zur zentralen Hornhautdicke ergab ebenfalls keine signifikante Korrelation (p =0,51). Schlussfolgerung Die nach LASIK auftretenden Änderungen der Messwerte sind am ehesten auf Artefakte zurückzuführen, bedingt durch die veränderte Hornhautarchitektur. Studien mit längerer Nachbeobachtungszeit sind wünschenswert. Schlüsselwörter Laser-in-situ-Keratomileusis - Scanning-Laser-Ophthalmoskopie - Retinal Thickness Analyzer - Netzhautdicke - Papillentopographie

2 Laser in situ keratomileusis and scanning laser ophthalmoscopy Abstract Background To determine the influence of Laser in situ keratomileusis (LASIK) on the measurements of retinal thickness and optic nerve head topography using the Retinal Thickness Analyzer (RTA). Methods RTA measurements were performed before and after LASIK. Forty-eight eyes of 25 healthy subjects were included. Mean age was 40.0±10.6 years. Mean preoperative refractive error (spherical equivalent) was 3.3±3.6 dpt, and 0.2±0.9dpt postoperatively. Correlation between ablation depth and duration and change of retinal thickness postoperatively was performed. All patients received a pachymetry preoperatively. Results Postoperatively, mean retinal nerve fiber layer thickness (MRNFL) and cross sectional area (RNFL cross section area) significantly decreased after LASIK (MRNFL preop: 0.18 mm, postop: 0.11 mm, P =0.026, RNFL cross section preop: 1.17 mm 2, postop: 0.71 mm 2, P =0.015). Ablation depth revealed a significant correlation with changes in retinal thickness measurements postoperatively ( MRNFL: Ablation depth, P =0.001, r= 0.5). Duration of the ablation was not significantly correlated to the MRNFL measurements postoperatively (P =0.27, r= 0.08). No correlation was found between the central corneal thickness and the change in retinal thickness after LASIK (P =0.51). Conclusion Due to changes in corneal architecture after LASIK, measurements using RTA reveal a decrease in MRNFL and RNFL cross section area. These changes are likely artifacts. Further studies with a longer follow-up are desirable. Keywords Laser in situ keratomileusis - Scanning laser ophthalmoscopy - Retinal Thickness Analyzer - Retinal thickness - Optic nerve head topography Teile des Beitrags wurden auf der DOG 2003 als Vortrag präsentiert. Hintergrund Es wird seit einiger Zeit diskutiert, ob es durch die LASIK-Behandlung zu einem Einfluss auf die Messung der Netzhautdicke, Nervenfaserschichtdicke oder der

3 Papillentopographie mit Scanning Laser Ophthalmoskopen kommt. Mehrere Studien, in denen mittels Scanning Laser Polarimetrie die retinale Nervenfaserschichtdicke vor und nach LASIK bestimmt wurde, haben solche Tendenzen gezeigt, in denen es meist zu einer signifikanten gemessenen Reduktion der retinalen Nervenfaserschicht nach LASIK gekommen ist [6, 10, 14]. Diese Änderungen nach Excimer-Chirurgie können reine Messfehler sein, bedingt durch den Einfluss der LASIK auf die Hornhautarchitektur, Veränderung der Anordnung der kollagenen Fasern, das postoperative Hornhautödem und möglicherweise dadurch veränderten optischen Eigenschaften der Hornhaut. Ein Einfluss der LASIK-Behandlung selbst auf die Netzhaut oder die Papille ist umstritten. Neuere Studien konnten bereits zeigen, dass es durch eine individuelle Hornhautkompensation, wie sie seit kurzem in der Scanning-Laser-Polarimetrie eingesetzt wird, nicht zu einer gemessenen Abnahme der retinalen Nervenfaserschichtdicke nach LASIK kommt [7]. In dieser Studie wurde erstmals ein neueres Scanning-Laser-Ophthalmoskop verwendet (Retinal Thickness Analyzer, RTA, Talia Technology Ltd, Neve Ilan, Israel), um zu erfahren, ob auch mit diesem Gerät veränderte Parameter nach LASIK gemessen werden [13, 15, 16]. Der RTA basiert auf einem grünen Helium-Neon-Laser der Wellenlänge 543 nm. Das Gerät misst in genau definierten Arealen die Netzhautdicke zwischen vitreoretinaler Schicht und retinalem Pigmentepithel, so dass man einen Querschnitt durch die Netzhaut erhält (Abb. 1). Die Software des Gerätes ermöglicht die Darstellung einer dreidimensionalen Dickenkarte, sowie eine auf einer normativen Datenbank beruhenden Analyse der verschiedenen Dickenparameter in der Messregion inklusive einer Papillentopographie (Abb. 2a, b). Im Vergleich zu Studien mittels Scanning- Laser-Polarimetrie, wie sie von Hollo et al. vor und nach LASIK durchgeführt wurden [6, 7], misst der RTA nicht die retinale Nervenfaserschicht, sondern die gesamte Netzhautdicke am hinteren Augenpol. Da rückgestreutes Licht der retinalen Strukturen gemessen werden, die unabhängig vom physikalischen Prinzip der Doppelbrechung sind (im Gegensatz zur Polarimetrie), erscheint es interessant, den Einfluss der Laserablation auf die Messung der RTA-Parameter näher zu untersuchen. Abb. 1 Lichtintensitätsprofil der Netzhautdicke, bestimmt vom Dickenalgorithmus des Systems

4 Abb. 2a, b Zwei- und dreidimensionale Analyse der Dickenparameter am hinteren Pol sowie Papillentopographie Patienten und Methode Achtundvierzig Augen von 25 gesunden Patienten wurden in diese prospektive Studie eingeschlossen. Das Durchschnittsalter lag bei 40,0 Jahren mit einer Spanne von 20 bis 60 Jahren. Die Refraktion präoperativ betrug im sphärischen Äquivalent (SÄ) 3,3 ±3,6 dpt. Postoperativ lag die Refraktion (SÄ) bei 0,2±0,9 dpt. Der Visus mit bester Korrektur betrug präoperativ LogMAR 0,04±0,07. Postoperativ wurde ein unkorrigierter Visus von LogMAR 0,12±0,21 erreicht. Für die Messung am RTA wurden die Pupillen der Patienten mit Mydriatikum - und Neosynephrin -Augentropfen erweitert. Dreißig Minuten später erfolgte die Untersuchung am RTA. Die RTA-Untersuchungseinheit besteht aus dem Untersuchungsabschnitt mit einer Kinnstütze (spaltlampenähnlich) für den Patienten, einem optischen Kopf, bestehend aus einer digitalen Funduskamera und einer Laserspaltlampe (Abb. 3), sowie einem angegliederten Computertisch für die direkte Auswertung durch den Arzt. Die Patienten wurden aufgefordert, einen Ring im Gerät zu fixieren, der entsprechend der jeweils gescannten Netzhautregion seine Position

5 verändert. Mittels eines Live-Bilds der Funduskamera kann der Untersucher die Fixation des Patienten kontrollieren. Für diese Studie wurde das Untersuchungsprogramm Glaucoma-Full gewählt, wobei 13 Netzhautregionen gescannt werden, die jeweils eine Fläche von 3 mm 2 betragen. In diesem Programm wird zum einen eine Papillentopographie erstellt sowie die peripapilläre Region und der hintere Augenpol bis zu den Gefäßbögen gescannt. Pro Areal werden 16 Scans durch die Netzhaut durchgeführt. Für die Auswertung der Papillentopographie wird, ähnlich wie bei der konfokalen Scanning-Laser-Tomographie (Heidelberg Retina Tomograph, HRT), eine Konturlinie entlang des Elschnig-Skleralring gezogen. Diese bleibt bei den Folgemessungen postoperativ erhalten, so dass eine reproduzierbare Papillentopographie möglich ist. Die Software des Gerätes führt eine Qualitätskontrolle jedes einzelnen Scans im Hinblick auf Fixation, Fokussierung von Iris und Netzhaut sowie Schärfe und Fokussierung des Schnittbilds durch. Abb. 3 Ansicht des Retinal Thickness Analyzers Weiterhin kann eine Kontrolle von Folgeuntersuchungen mittels eines customize buttons durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass jeweils exakt die gleichen Areale gescannt wurden. Präoperativ wurde zusätzlich eine Pachymetrie durchgeführt (DGH 500 Pachette, Ultrasonic Pachymeter, DGH Technology Inc., Exton, USA). Während der LASIK wurde die Ablationstiefe und -dauer notiert (aus den Daten des Excimer-Lasers), um eine Korrelation zu den gemessenen Änderungen der RTA- Parameter nach LASIK zu erhalten. Eine postoperative Pachymetrie wurde in dieser Studie nicht durchgeführt. Die LASIK wurde von einem erfahrenen Chirurgen durchgeführt, wobei der Flying Spot Laser Esiris (Schwind, Eye-technique solutions, Kleinostheim, Deutschland) und das Amadeus Mikrokeratom (AMO, Santa Ana, USA) benutzt wurden. Eine Woche bis 10 Tage nach der LASIK-Behandlung wurden die Messungen am RTA wiederholt. Die statistische Auswertung erfolgte mittels T-Test für verbundene Stichproben. Weiterhin wurde eine Varianzanalyse (ANOVA) aller Parameter vor und nach der

6 LASIK durchgeführt. Für die Korrelation der Parameter wurde der Korrelationskoeffizient (r) Pearson ermittelt. Ergebnisse Nach LASIK konnte eine signifikante Abnahme der mittleren Dicke entlang der Konturlinie der Papille ( mean retinal nerve fiber layer, MRNFL) festgestellt werden (MRNFL präoperativ 0,18 mm ± Standardfehler, SE 0,03 mm, postoperativ 0,11±SE0,01 mm, p =0,026; Abb. 4). Abb. 4 Darstellung der signifikanten Abnahme der MRNFL nach LASIK anhand von Box plots (p =0,026) Des Weiteren kam es zur signifikanten Erniedrigung der Querschnittsfläche entlang der Konturlinie (Retinal nerve fiber layer cross section area, RNFL cross section area präoperativ: 1,17±SE0,16 mm 2, postoperativ 0,71±SE0,08 mm 2, p =0,015; Abb. 5).

7 Abb. 5 Signifikante Abnahme der Querschnittsfläche entlang der Konturlinie (RNFL cross section area) nach der LASIK-Behandlung, dargestellt anhand von Box plots (p =0,015) In dieser Studie wurde zwar auch eine Abnahme der minimalen Netzhautdicke perifoveolär und am hinteren Augenpol nach LASIK festgestellt, die jedoch nicht signifikant war (Posterior pole minimum thickness präoperativ: 115,27±SE3,59 mm, postoperativ 111,40±SE3,84 mm, p =0,46, Perifoveal minimum thickness präoperativ: 125,46±SE3,68 mm, postoperativ 117,82±SE3,97 mm, p =0,16). Die Ablationstiefe und -dauer während der LASIK wurde in Bezug zur Änderung der MRNFL gesetzt. Die Tiefe der Ablation zeigte eine signifikante Korrelation mit der Abnahme der MRNFL nach LASIK (p =0,001, Pearson (r)=-0,5; Abb. 6). Die Dauer der Ablation dagegen hatte keinen signifikanten Einfluss auf die Höhe der Abnahme der Schichtdicke (p =0,27, Pearson (r)=-0,08; Abb. 7).

8 Abb. 6 Darstellung der Korrelation der Ablationstiefe zur Änderung der MRNFL anhand von Scatterplots. Je tiefer die Ablation, desto stärker war die Höhe der MRNFL Abnahme nach der LASIK (Negative Korrelation, r = 0,5, p =0,001) Abb. 7 Korrelation zwischen der Ablationsdauer und der Differenz der prä- zur postoperativen MRNFL. Es besteht keine signifikante Korrelation (p =0,27, r = 0,08) Zwischen zentraler Hornhautdicke (präoperativer Ausgangswert der zentralen Hornhautdicke) und Änderung der Netzhautdicke gab es ebenfalls keine klinisch signifikante Korrelation (p =0,51). Diskussion Eine der größten und wichtigsten Entwicklungen in der digitalen Bildanalyse des hinteren Augenabschnitts war die Möglichkeit der dreidimensionalen Darstellung retinaler Strukturen und der Papille für die Diagnostik des Glaukoms, des Makulaödems oder der altersbedingten Makuladegeneration. Derzeit sind verschiedene Geräte erhältlich, die alle auf unterschiedlichen Prinzipien beruhen: Die Technologie der optischen Kohärenztomographie (OCT) basiert auf der so genannten Low-Coherence-Interferometrie, bei der teilweise kohärentes Licht zur Reflexionsmessung verwendet wird. Das Prinzip ist dem des Ultraschalls sehr ähnlich, nur wird anstelle von Schallwellen Laserlicht verwendet. Die OCT erlaubt eine Invivo-Messung und anatomische Darstellung von retinalen Strukturen. Das axiale Auflösungsvermögen beträgt etwa 8 µm [1, 8]. Der in dieser Untersuchung verwendete Retinal Thickness Analyzer misst mit Hilfe eines Helium-Neon-Lasers der Wellenlänge 543 nm die retinale Dicke am hinteren Augenpol und ermöglicht eine Darstellung der Papillentopographie in dreidimensionaler Ausführung [4, 9, 13, 15, 16]. Die axiale Reproduzierbarkeit der Netzhautdickenmessung liegt zwischen 10 und 30 µm, ist also deutlich niedriger als die der OCT.

9 Die Einflussnahme von hornhautrefraktiven Eingriffen auf die Zuverlässigkeit von Messungen retinaler Strukturen mit modernen digitalen Bildanalyseverfahren wird in der Literatur kontrovers diskutiert. Bereits mehrere Studien haben gezeigt, dass es durch die LASIK zu einer Beeinflussung der Messung der Nervenfaserschichtdicke und der Papillentopographie kommen kann [2, 3, 6, 7, 10, 14]. Es gibt jedoch auch Autoren, die keinen Zusammenhang zwischen der LASIK-Behandlung und der gemessenen Nervenfaserschichtdicke gefunden haben [5]. Wir fanden in dieser Studie eine signifikante Abnahme der MRNFL und der RNFL cross section area nach LASIK. Dies könnte auf eine Schädigung von Nervenfasern durch die LASIK, zum Beispiel durch das Vakuum während der Operation, oder durch Schockwellen hinweisen. Es gibt in der Literatur tatsächlich einzelne Fallberichte, in denen es nach der LASIK-Behandlung zu einem Gesichtsfelddefekt und einer Optikusneuropathie gekommen ist [2, 3]. Iester et al. dagegen fanden nach einem 45 Sekunden dauernden akuten Anstieg des Augeninnendrucks keinen Hinweis für eine Papillenschädigung oder Schädigung der Nervenfaserschicht [8]. Die signifikante Abnahme der genannten Parameter führen wir auf mehrere Einflussfaktoren zurück: Zum einen wurde die postoperative RTA-Messung 7 bis 10 Tage nach der LASIK durchgeführt, so dass es durch das noch bestehende Hornhautödem zu ungenauen Messungen kommen kann. Da die Qualität und das Ergebnis der Messungen aller laserbasierten bildgebenden Verfahren von den optischen Eigenschaften (physiologischer Tränenfilm, klare Hornhaut, klare Medien etc.) des Auges abhängt, kann es durch Veränderungen dieser Eigenschaften zum Beispiel durch eine LASIK-Behandlung zu einer Beeinflussung der gemessenen Parameter kommen. Die veränderte Hornhautarchitektur und das Hornhautödem hatten in dieser Studie sicherlich den größten Einfluss auf die Änderung der postoperativen Messwerte im Vergleich zu präoperativ. Es konnte eine Korrelation der Ablationstiefe zur Höhe der Netzhautdickenabnahme gezeigt werden. Je tiefer die Ablation durchgeführt wurde, desto größer war die Differenz der Messwerte präoperativ zu postoperativ. Der in Abbildung 6 vorhandene Messpunkt bei 156 µm Ablationstiefe könnte als Ausreißer fehlinterpretiert werden, der ggf. Einfluss auf die Regressionsgerade nehmen koennte. Der Fall zeigte jedoch keine Besonderheiten auf (normale zentrale Hornhautdicke, mittlere Myopie, junge Patientin), so dass es nicht gerechtfertigt wäre, diesen Messpunkt zu ignorieren. Bei einer axialen Auflösung des RTA von µm sollte auch eine gerätebedingte Messungenauigkeit als eine Ursache der Änderung der Parameter mitdiskutiert werden. Wir begründen die Annahme einer hornhautbedingten Fehlmessung nach der LASIK mit weiteren Untersuchungen aus dem eigenen Patientengut. Mittels Scanning-Laser- Polarimetrie mit individueller Hornhautkompensation kam es nach der Laserbehandlung nicht zu einer Veränderung der Parameter der Nervenfaserschicht (Hoffmann 2003, Vortrag Rhein-Main Ärztetagung). Da sich das physikalische Prinzip der Scanning-Laser-Polarimetrie jedoch von der Reflexionsmessung mit dem RTA unterscheidet [1], sind weiterführende Studien mit längerer Beobachtungszeit nötig, um dies zu bestätigen.

10 Schlussfolgerung Bildgebende Verfahren zur Bestimmung retinaler Strukturen gewinnen in der Ophthalmologie immer mehr an Bedeutung. Diese Verfahren können jedoch durch Veränderung der optischen Medien, wie zum Beispiel nach LASIK, zu systematischen Fehlmessungen und dadurch zu Änderungen der gemessenen Parameter führen. Weiterhin kann die reduzierte axiale Auflösung zu gerätebedingten Messungenauigkeiten führen. Dies muss bei Studien dieser Art berücksichtigt werden. Interessenkonflikt: Der korrespondierende Autor versichert, dass keine Verbindungen mit einer Firma, deren Produkt in dem Artikel genannt ist, oder einer Firma, die ein Konkurrenzprodukt vertreibt, bestehen. Literatur 1. Bowd C, Zangwill LM, Weinreb RN (2003) Association between scanning laser polarimetry measurements using variable corneal polarization compensation and visual field sensitivity in glaucomatous eyes. Arch Ophthalmol 121: Bushley DM, Parmley VC, Paglen P (2000) Visual field defect associated with laser in situ keratomileusis. Am J Ophthalmol 129: Cameron BD, Saffra NA, Strominger MB (2001) Laser in situ keratomileusis-induced optic neuropathy. Ophthalmology 108: Guan K, Hudson C, Flanagan JG (2004) Comparison of Heidelberg Retina Tomograph II and Retinal Thickness Analyzer in the Assessment of Diabetic Macular Edema. Invest Ophthalmol Vis Sci 45: Gürses-Özden R, Liebmann JM, Schuffner D et al. (2001) Retinal nerve fiber layer thickness remains unchanged following laser-assisted in situ keratomileusis. Am J Ophthalmol 132: Hollo G, Nagy ZZ, Vargha P, Suveges I (2002) Influence of post-lasik corneal healing on scanning laser polarimetric measurements of the retinal nerve fiber layer thickness. Br J Ophthalmol 86: Hollo G, Katsanos A, Kothy P, Kerek A, Suveges I (2003) Influence of LASIK on scanning laser polarimetric measurement of the retinal nerve fibre layer with fixed angle and customised corneal polarisation compensation. Br J Ophthalmol 87: Iester M, Tizte P, Mermoud A (2002) Retinal nerve fiber layer thickness changes after an acute increase in intraocular pressure. J Cataract Refract Surg 28:

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