Astigmatismuskorrektur mit torischen Linsen

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1 CME Weiterbildung Zertifizierte Fortbildung Ophthalmologe : DOI /s Online publiziert: 7. Februar 2010 Springer-Verlag 2010 Redaktion F. Grehn, Würzburg Unter ständiger Mitarbeit von: A. Kampik, München B. Seitz, Homburg/Saar A. Langenbucher 1, 2 A. Viestenz 3 N. Szentmáry 4, 5 A. Viestenz 3 T. Eppig 1 B. Seitz 5 1 Experimentelle Ophthalmologie, Universität des Saarlandes, Homburg/Saar 2 Erlangen Graduate School of Advanced Optical Technology (SAOT), Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen 3 Augenklinik mit Poliklinik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg 4 Augenklinik mit Poliklinik, Semmelweis-Universität Budapest, Budapest 5 Klinik für Augenheilkunde, Universität des Saarlandes, Homburg/Saar Astigmatismuskorrektur mit torischen Linsen Theorie und klinische Aspekte Punkten Sie online auf CME.springer.de Teilnahmemöglichkeiten -kostenfrei im Rahmen des jeweiligen Zeitschriftenabonnements -individuelle Teilnahme durch den Erwerb von CME.Tickets auf CME.springer.de Zertifizierung Diese Fortbildungseinheit ist mit 3 CME-Punkten zertifiziert von der Landesärztekammer Hessen und der Nordrheinischen Akademie für Ärztliche Fort- und Weiterbildung und damit auch für andere Ärztekammern anerkennungsfähig. Hinweis für Leser aus Österreich und der Schweiz Gemäß dem Diplom-Fortbildungs-Programm (DFP) der Österreichischen Ärztekammer werden die auf CME.springer.de erworbenen CME-Punkte hierfür 1:1 als fachspezifische Fortbildung anerkannt. Der Ophthalmologe ist zudem durch die Schweizerische Gesellschaft für Ophthalmologie mit 1 Credit pro Modul anerkannt. Kontakt und weitere Informationen Springer-Verlag GmbH Fachzeitschriften Medizin/Psychologie CME-Helpdesk, Tiergartenstraße Heidelberg cme@springer.com CME.springer.de Zusammenfassung Die Implantation von pseudophaken und phaken torischen Kunstlinsen entwickelte sich in den vergangenen Jahren zunehmend zum Mittel der Wahl, einen hohen Hornhautastigmatismus im Rahmen einer Kataraktextraktion bzw. eines refraktiven Eingriffs auszugleichen. Im vorliegenden Beitrag werden das Einsatzgebiet pseudophaker und phaker torischer Kunstlinsen vorgestellt, die Ermittlung notwendiger Messgrößen erläutert, ein matrixbasiertes Schema für die Berechnung pseudophaker und phaker torischer Kunstlinsen aufgezeigt und anhand von Beispielen Schritt für Schritt erläutert. Zudem wird auf die intraoperative Positionierung der Linse sowie die Auswirkungen einer Dislokation (speziell Rotation) eingegangen. Schlüsselwörter Torische Intraokularlinse Optisches System Matrixberechnung Berechnungsmodell Kornealer Astigmatismus Correction of corneal astigmatism with toric lenses Theory and clinical aspects Abstract In the last decades, the implantation of pseudophakic and phakic toric lenses has become widespread for correcting corneal astigmatism: in cataract surgery cases with implantation of a posterior chamber lens and in refractive surgery cases with implantation of phakic lenses. The purpose of this educational and training article is to familiarize the reader with the application of pseudophakic and phakic toric lenses, to show which parameters are necessary for calculating toric lenses, to present a matrix-based calculation scheme for pseudophakic and phakic toric lenses, to explicitly demonstrate the step-by-step calculations with clinical examples, and to show the impact of lens dislocation (especially rotation) on refractive outcome. Keywords Toric lenses Optical system Matrix calculation Optical modeling Corneal astigmatism 189

2 Torische Intraokularlinsen bieten heute die Möglichkeit, einen hohen oder exzessiven Hornhautastigmatismus zu korrigieren und damit die Sehschärfe des Patienten ohne oder mit einer geringen Refraktionskorrektur deutlich zu erhöhen. Dabei kommen pseudophake torische Intraokularlinsen zur Anwendung, wenn zusätzlich zum Hornhautastigmatismus eine operationswürdige Katarakt vorliegt, wohingegen phake torische Intraokularlinsen im Rahmen eines refraktiven Eingriffes zusätzlich zur klaren kristallinen Linse eingesetzt werden, um eine sphärozylindrische Fehlrefraktion zu korrigieren. Im vorliegenden Weiterbildungsartikel soll aufgezeigt werden, - welche Patienten für die Implantation einer torischen Linse in Frage kommen, - welche biometrischen Messungen für die Berechnung einer torischen Linse nötig sind, - wie man pseudophake und phake torische Linsen berechnet, - wie man den Patienten für die Implantation einer torischen Linse vorbereitet und - wie man Komplikationen im Zusammenhang mit der torischen Kunstlinse erkennt und behandelt. Möglichkeiten der Astigmatismuskorrektur und Einsatz torischer Intraokularlinsen 7 Arcuate keratotomy 7 T-cut 7 Wedge resections Alternativen zu kornealen Schnitten bei geringem oder mittelgradigem Astigmatismus stellen heutzutage PRK, LASIK oder verwandte Eingriffe dar 7 Piggyback-Linse 7 Refraktionsstabilität Mit torischen Linsen lässt sich im Vergleich zu kornealen Schnitten ein wesentlich größerer Astigmatismusbereich korrigieren 7 Keratometer Nach intraokulären Eingriffen wie perforierenden Keratoplastiken oder Pterygiumentfernung limitiert oft ein persistierender kornealer Astigmatismus die vollständige visuelle Rehabilitation des Patienten, auch wenn die okulären Medien vollständig klar sind. In der Vergangenheit wurden tiefstromale bogenförmige (7 arcuate keratotomies ) oder gerade transverse keratotomies, 7 T-cut ) Inzisionen, in seltenen Fällen auch 7 wedge resections in der Hornhaut angelegt, um den kornealen Astigmatismus zu reduzieren und so zumindest eine Brillen- oder Kontaktlinsenanpassung zu ermöglichen. Die Alternative zu kornealen Schnitten stellen heute bei geringem oder mittelgradigem Astigmatismus und unter Voraussetzung einer ausreichenden Dicke der Hornhaut die PRK (photoablative Keratektomie), LASIK ( laser in situ keratomileusis ) oder verwandte Eingriffe dar, bei welchen oberflächlich oder auch im Stroma gezielt Gewebe mit dem Laser oder auch mechanisch entfernt wird, um die Geometrie der Hornhautvorderfläche zu formen und das Höhenprofil rotationssymmetrisch zu glätten. Liegt jedoch eine Linsentrübung vor, wird in der Regel eine Kataraktextraktion mit Implantation einer torischen Intraokularlinse in den Kapselsack erwogen, die neben der sphärischen Fehlrefraktion den kornealen Astigmatismus vollständig oder teilweise korrigiert. Nach einer Kataraktextraktion mit Hinterkammerlinse im Auge wurde zur Korrektur eine torische 7 Piggyback-Linse [4, 9, 20] vorgeschlagen, die entweder in den Kapselsack vor die sphärische Linse, in den Sulkus, irisfixiert oder in die Vorderkammer implantiert werden kann. Liegt bei klarer kristalliner Linse eine deutliche Ametropie vor, kann unter Erhalt der physiologischen Akkommodation auch bei jungen Patienten eine phake torische Linse das Mittel der Wahl sein, reversibel die Fehlsichtigkeit zu korrigieren und durch ihre spätere Entfernung den Weg für eine klassische Kataraktextraktion mit Implantation einer pseudophaken torischen Hinterkammerlinse frei zu machen. Im Gegensatz zu den lasergestützten Korrekturen (z. B. LASIK) oder Schnitttechniken (z. B. arcuate keratotomies ) an der Hornhaut bieten pseudophake oder phake Intraokularlinsen den Vorteil, dass die Prognostizierbarkeit sowie die 7 Stabilität der Refraktion deutlich besser sind [1, 2, 3, 4, 5, 8, 12, 18, 19] und dass das Hornhautendothel durch den zusätzlichen Eingriff zumindest bei einem peripheren Zugang nur unwesentlich geschädigt wird. Speziell oberflächliche Laserkorrekturen wie die PRK oder LASEK ( laser epithelial keratomileusis ), aber auch stromale Korrekturen neigen häufig zu einer Regression der refraktiven Korrektur oft noch Monate und Jahre nach dem Eingriff. Zudem ist der Astigmatismusbereich, der sich mit torischen Linsen korrigieren lässt, deutlich weiter gefasst als die refraktive Wirkung kornealer Schnitte. Heute sind entsprechende Linsen mit nahezu beliebigen Kombinationen aus Sphäre und Zylinder erhältlich [1, 7, 21]. Biometrische Parameter für die Berechnung torischer Linsen Für die Berechnung torischer Intraokularlinsen werden neben den Messgrößen, die auch für die Berechnung sphärischer Linsen erforderlich sind, weitere Parameter benötigt. So ist die klassische Vermessung der Hornhautarchitektur mit dem 7 Keratometer (z. B. Zeiss-Ophthalmometer oder Javal- 190 Der Ophthalmologe

3 CME Abb. 1 8 Falschfarbenkodierte Darstellung des flächigen Hornhautbrechwerts nach perforierender Keratoplastik und Fadenentfernung; trotz klarem Transplantat Verbleiben eines hohen kornealen, im zentralen Bereich weitgehend regulären Astigmatismus (15,39 dpt); in Peripherie (ehemaliger Naht- bzw. Interfacebereich): Unsymmetrie in den gegenüberliegenden Halbmeridianen Keratometer) essenziell, eine 7 Hornhauttopographie wird dringend empfohlen. Beide Messverfahren geben neben den beiden hauptsächlichen Hornhautradien oder -brechkräften (so genannter flacher und steiler Hornhautmeridian) und der Achse des Hornhautastigmatismus Aufschluss über den Grad der Regularität der Hornhautoberfläche. Erscheinen die Projektionsbilder im Keratometer unsymmetrisch oder entspricht die falschfarbenkodierte Darstellung der Radien- oder Brechwertkarte nicht der gewohnten Doppelkeulenkonfiguration, kann von einem 7 irregulären Astigmatismus[4, 6, 11] ausgegangen werden. Exemplarisch zeigt. Abb. 1 die falschfarbenkodierte Darstellung des flächigen Hornhautbrechwerts eines Patienten mit exzessivem, aber im zentralen Bereich regulärem Astigmatismus nach Keratoplastik und Fadenentfernung. Die vom Keratometer oder Topographen ausgegebenen Werte sind in einem solchen Fall nur unter Vorbehalt gültig. Durch eine torische Linse kann nur der reguläre Anteil des Hornhautastigmatismus korrigiert werden, sein irregulärer Anteil bleibt unkorrigiert [13, 15]. Müssen für die Berechnung der Linse Hornhautradien in Brechkräfte oder Brechkräfte in Hornhautradien umgerechnet werden, ist der so genannte Keratometerindex essenziell. Mit einem Keratometer oder der ersten Generation von Topographiesystemen, die z. B. auf der Basis der Projektion einer Placidoscheibe arbeiten, wird als Primärgröße die Krümmung der Hornhautvorderfläche gemessen. Die Hornhaut als Meniskuslinse besteht jedoch aus einer Vorderfläche, einer Rückfläche sowie einem (mehr oder weniger) homogenen Medium zwischen beiden. Bei dem mit einem Keratometer oder Topographiesystem erhaltenen Brechwert für die gesamte Hornhaut handelt es sich um eine Abschätzung aus dem gemessenen Vorderflächenradius, beruhend auf der Annahme spezieller geometrischer Proportionen beider Grenzflächen. Hierfür ist der so genannte Keratometerindex (fiktiver Kalibrierwert des Systems) notwendig, der diese Umrechnung des Vorderflächenradius in den Gesamtbrechwert der Hornhaut zulässt: F In Geräten der Firma Zeiss (z. B. IOLMaster oder Ophthalmometer) wird dieser fiktive Kalibrierwert des Systems mit n=1,332 angegeben. F In Geräten mit Javal-Eichung (Javal-Keratometer, Placidotopographen) beträgt der fiktive Kalibrierwert des Systems n=1,3375. Wie auch bei der Biometrie für eine Standardintraokularlinse ist für die Berechnung von pseudophaken Intraokularlinsen eine verlässliche Bestimmung der Achslänge essenziell. In der Regel finden 7 Hornhauttopographie 7 Irregulärer Astigmatismus Durch eine torische Linse kann nur der reguläre Anteil des Hornhautastigmatismus korrigiert werden Der Keratometerindex lässt eine Umrechnung vom Vorderflächenradius auf den Gesamtbrechwert der Hornhaut zu Für die Berechnung von pseudophaken Intraokularlinsen ist eine verlässliche Bestimmung der Achslänge essenziell 191

4 7 Phake Vorderkammertiefe 7 Hornhaut-Scheitel-Abstand heute optische Verfahren wie die Teilkohärenzinterferometrie (z. B. mit dem IOLMaster ) Anwendung, aber auch die von einem erfahrenen Untersucher durchgeführte Ultraschallbiometrie in Immersion mit Vorlaufstrecke liefert verlässliche Werte. Dagegen muss für die Bestimmung von phaken Intraokularlinsen anstatt der Achslänge des Auges dessen Refraktion auf Brillen- oder Hornhautebene (Kontaktlinsenrefraktion) bekannt sein (Sphäre, Zylinder und Achse des Zylinders) [14, 16]. Für die Abschätzung der Position der zu implantierenden Intraokularlinse im Auge ist neben dem Linsendesign die Messung der 7 phaken Vorderkammertiefe hilfreich, die Aufschluss über die individuellen Besonderheiten der geometrischen Gegebenheiten des Auges liefert [17]. Soll die torische Linse nicht für die postoperative Emmetropie, sondern für eine von 0 abweichende Zielrefraktion bestimmt werden, ist der individuelle 7 Hornhaut-Scheitel-Abstand der Brillenkorrektur abzuklären [13, 17]. Für die Berechnung phaker torischer Intraokularlinsen, die für eine vorbestehende Fehlrefraktion eingesetzt werden, ist er grundsätzlich zu berücksichtigen [14, 16]. (Pseudo-)phake Intraokularlinsen sowie zu erwartende postoperative Refraktion Die hier vorgestellten Modellrechnungen beziehen sich auf die Berechnungsschemata, die im Anhang dieser Arbeit im Detail erläutert sind. Den im folgenden Abschnitt gezeigten Beispielen liegen keine Patientendaten zugrunde, es handelt sich vielmehr um Simulationsdaten, die das prinzipielle Vorgehen beschreiben sollen. Annahmen für Beispielrechnungen Generell soll für alle im Folgenden vorgestellten Beispiele gelten: Der Hornhaut-Scheitel-Abstand HSA wird mit 12 mm angenommen, die Hornhautradien mit 8,30 mm in einer Orientierung von 10 und 7,38 mm in einer Orientierung von 100. Auf der Basis eines Zeiss-Ophthalmometers (mit einem Keratometerindex von n=1,332) entspricht dies einem Hornhautbrechwert von 40,0+5,0 dpt/10. Die Zielrefraktion nach dem Eingriff auf Brillenebene soll 0,0 0,5 dpt/90 betragen. Der geringe Minuszylinder in 90 wurde bewusst gewählt, um die Lesefähigkeit des Patienten zu verbessern. Für den Brechungsindex von Kammerwasser und Glaskörper wurden die Literaturdaten mit n=1,336 angesetzt. Beispiel 1: Berechnung einer pseudophaken torischen Linse Hierfür sind zusätzliche biometrische Daten erforderlich: Die Achslänge wird mit 24,6 mm angenommen, die vom Hersteller der Kunstlinse angegebene pseudophake Linsenposition (bezogen auf das Modell einer dünnen Linse) beträgt 5,0 mm. Aus der Differenz der Achslänge und der geschätzten Linsenposition ergibt sich eine Glaskörperstrecke von 19,6 mm. In einem ersten Schritt (Gl. 1) werden gemäß Gl. 13 (Anhang) alle Matrizen aus Gl. 18 (Anhang) beschrieben, deren Elemente a priori bekannt sind: 192 Der Ophthalmologe

5 CME In einem 2. Schritt (Gl. 2) wird mit Gl. 21 (Anhang) die Matrix L bestimmt: und mit Gl. 23 (Anhang) die 2 2-Submatrix für die gesuchte Refraktionsmatrix R IOL ermittelt (Gl. 3): Mit Gl. 17 (Anhang) kann aus der Matrix R 2IOL die Standardschreibweise für die Kunstlinse mit 14, ,7185 dpt/99,1095 extrahiert werden. Daraus wird klar, dass für den Fall, dass die Achsen des Zylinders der Zielrefraktion und des Hornhautastigmatismus nicht übereinstimmen, die torische Kunstlinse weder in der Achse der Zielrefraktion noch in der des Hornhautastigmatismus implantiert wird. Beispiel 2: Berechnung der residualen Refraktion nach Implantation einer pseudophaken Linse Für den Fall der Abschätzung der zu erwartenden Refraktion auf Brillenebene nach Implantation einer torischen pseudophaken Linse wird die Matrix R B als unbekannt, die Refraktionsmatrix der implantierten Kunstlinse als bekannt vorausgesetzt. Somit sind auf der rechten Seite in Gl. 18 (Anhang) alle Matrizen mit Ausnahme von R IOL bekannt. Die Matrizen R HH, T HSA, T LP und T GK werden aus Beispiel 1 übernommen. Unter der Annahme, dass eine torische pseudophake Linse mit 15,0+6,0 dpt/90 implantiert wurde, ergibt sich mit Gl. 13 (Anhang) für R IOL (Gl. 4) Bei nicht übereinstimmenden Achsen des Zylinders der Zielrefraktion und des Hornhautastigmatismus wird die torische Kunstlinse in keiner dieser Achsen implantiert Für die Abschätzung der nach Linsenimplantation zu erwartenden Refraktion auf Brillenebene wird die Matrix R B als unbekannt, die Refraktionsmatrix der pseudophaken Linse als bekannt vorausgesetzt Die Matrix M (Gl. 5) schreibt sich gemäß Gl. 24 (Anhang): und die gesuchte 2 2-Submatrix für die Refraktion auf Brillenebene wird mit Gl. 25 (Anhang) ermittelt. In der Standardnotation ergibt sich mit Gl. 19 (Anhang) eine Brillenrefraktion von 1, ,7794 dpt/127,7085. Beispiel 3: Vorgehen bei der Berechnung einer phaken Linse Für die Berechnung einer phaken Linse sind zusätzlich zur Zielrefraktion die Ausgangsrefraktion sowie die geschätzte Position der phaken Linse im Auge nötig. Die Ausgangsrefraktion wird mit 1,0 5,0 dpt/5 angenommen, und der Hersteller der phaken Linse gibt eine Position der Linse im phaken Auge mit 3,1 mm an. Im ersten Schritt werden die Matrizen der bekannten Grenzflächen und Zwischenräume definiert. Die Matrizen R HH, R B (hier als R Bpo ) und T HSA werden dabei direkt aus Beispiel 1 übernommen. T LP für die geschätzte Position der phaken Kunstlinse und R Bpr für die Ausgangsrefraktion werden mit Gl. 13 (Anhang) angegeben als (Gl. 6): Für die Berechnung einer phaken Linse werden zusätzlich zur Zielrefraktion die Ausgangsrefraktion sowie die geschätzte Position der phaken Linse im Auge benötigt 193

6 In einem 2. Schritt werden die Matrizen S pr und N gemäß Gl. 26 und Gl. 27 (Anhang) zu Gl. 7 bestimmt: Torische Intraokularlinsen reagieren auf eine Fehlpositionierung der Achse sehr empfindlich Vor Implantation einer torischen Intraokularlinse müssen entweder die Horizontale der Hornhaut oder die Implantationsachse in sitzender Position des Patienten markiert werden 7 Autozyklorotation 7 Steriler Farbstift 7 Feine Nadel 7 Pendelmarkeur Eine axiale Verschiebung der Linse skaliert nur deren Wirkung im Auge Eine laterale Verschiebung der Linse generiert in erster Näherung einen prismatischen Effekt sowie ein Koma Eine rotierte torische Linse reduziert die Wirkung dramatisch In einem 3. Schritt kann mit Gl. 30 (Anhang) die obere rechte 2 2-Submatrix von R IOL (R 2IOL ) ermittelt werden. Der Brechwert der gesuchten phaken Kunstlinse ergibt sich mit Gl. 17 (Anhang) zu 6,8665+6,2616 dpt/94,2107. Markierung der Achse, Achsausrichtung und deren Effekt auf die Refraktion Da torische Intraokularlinsen auf eine Fehlpositionierung der Achse sehr empfindlich reagieren, sollten zwingend entweder die Horizontale der Hornhaut oder die Implantationsachse vor dem Eingriff in sitzender Position des Patienten markiert werden. In liegender Position kann der Bulbus um bis zu 15 rotieren (7 Autozyklorotation) [22]. Somit ist während des operativen Eingriffs eine Orientierung des Operateurs z. B. an den Lidwinkeln unzuverlässig und kann zu einer Fehlpositionierung der Linse im Auge führen. In der Literatur sind verschiedene Möglichkeiten beschrieben, die Horizontale oder die Implantationsachse zu markieren. So können an der Spaltlampe nach Ausrichtung des Okulars mit TABO-Schema (TABO: technischer Ausschuss für Brillenoptik) an der Horizontalen oder der geplanten Implantationsachse die Hornhaut oder der Limbus corneae in der Peripherie mit einem 7 sterilen Farbstift oder einer 7 feinen Nadel gegenüberliegend markiert werden. Wird im Anschluss eine Hornhauttopographie durchgeführt, kann im Videomodus (Rohbildmodus) die Markierung unmittelbar sichtbar gemacht werden und als Referenz zum steilen Meridian (Ausrichtung der roten Doppelkeule in der Topographie, auf die die Markierung der Linse gedreht werden soll) dienen. Auf diese Weise lässt sich die Ausrichtung der Markierung relativ zum steilen oder flachen Meridian überprüfen. Alternativ kann die Horizontale in sitzender Position des Patienten beispielsweise auch mit einem 7 Pendelmarkeur, welcher von Gerten et al. [8] vorgeschlagen wurde und nach dem Prinzip der Gravitation arbeitet, auf der Hornhaut angedeutet werden. Die adäquate Achsausrichtung einer torischen Intraokularlinse ist essenziell, um das gewünschte Refraktionsergebnis zu erzielen. Während eine axiale Verschiebung der Linse nur deren Wirkung im Auge skaliert und eine laterale Verschiebung in erster Näherung einen prismatischen Effekt sowie ein Koma generiert, reduziert eine rotierte torische Linse die Wirkung dramatisch. Eine Reihe klinischer Studien befasste sich mit der Rotationsstabilität torischer Intraokularlinsen und den Auswirkungen einer Linsenrotation auf die Refraktion nach Kataraktchirurgie. In aller Regel werden dabei keine systematischen Untersuchungen vorgenommen, sondern die Auswirkungen kasuistisch oder anhand kleiner Patientengruppen erörtert. Wird von einer torischen Linse ausgegangen, die den keratometrischen Astigmatismus bzw. den refraktiven Zylinder vollständig korrigiert (der resultierende Zylinder nach dem Eingriff ist 0), kann der resultierenden Zylinders Z res bei einer Fehlpositionierung der Achslage um einen Winkel ε weg von dieser idealen Implantationsachse durch eine simple Vektoraddition beschrieben werden (Gl. 8). Die Drehung der Achse relativ zur Achse des initialen Hornhautastigmatismus A res ergibt sich analog zu (Gl. 9): 194 Der Ophthalmologe

7 2 CME 1.8 Abb. 2 7 Betrag des resultierenden Astigmatismus nach Implantation einer bei idealer Positionierung den kornealen Astigmatismus (bzw. den refraktiven Zylinder) vollständig korrigierenden torischen Intraokularlinse; Abszisse Winkel der Rotation der Linse bezogen auf die ideale Implantationsachse; Ordinate oben Normierung auf initialen Hornhautastigmatismus; gestrichelte Linie Effekt einer sphärischen Linse Resultierender Zylinder (normiert) Rotation der Achse relativ zur Ideallage in. Abb. 2 zeigt in einer normierten Darstellung den resultierenden Zylinder in Abhängigkeit des Rotationswinkels ε: F Eine Rotation um 90 resultiert in einer Verdoppelung des initialen Zylinders. F Eine Rotation um 30 dreht ausschließlich die Achse des Zylinders (der resultierende Zylinder entspricht dem initialen Zylinder). F Eine Rotation um 15 resultiert in einer Halbierung des initialen Zylinders. F Eine Rotation um 8 viertelt den initialen Zylinder (Wirkungsverlust von 75%). Somit sollte eine torische Intraokularlinse, die den initialen Astigmatismus vollständig korrigiert, ab einer Abweichung der Achse um 8 von der geplanten Implantationsachse nachrotiert werden. Dazu sollte ein postoperatives Intervall von 4 6 Wochen abgewartet werden, um eine Stabilisierung der Hornhauttopographie, der Position der Linse im Kapselsack, dem Sulkus oder der Vorderkammer nach der Kataraktoperation zu ermöglichen. Wird die Repositionierung zu früh durchgeführt, kann es zu einer weiteren Veränderung der Topographie oder der Linsenposition kommen, erfolgt sie zu spät, ist die Linse u. U. bereits so fest verwachsen, dass eine Nachrotation ohne Alteration des umliegenden Gewebes nicht mehr möglich ist. Das Vorgehen bei der Repositionierung der Linse im Auge ist dem der intraoperativen Positionierung der Linse vergleichbar: Nach Markierung der Horizontalen oder des steilen Meridians (s. oben) werden über die Kataraktinzision, ggf. mit Unterstützung von Viskoelastikum, die Linse mit Push-pull-Häkchen gedreht und das injizierte Viskoelastikum entfernt. In der Regel ist die Position der Linse im Auge nach einer Repositionierung stabil. Eine den initialen Astigmatismus vollständig korrigierende torische Intraokularlinse sollte ab einer Abweichung 8 von der geplanten Implantationsachse nachrotiert werden Vor Nachrotieren der torischen Intraokularlinse sollte ein postoperatives Intervall von 4 6 Wochen abgewartet werden Das Vorgehen bei der Repositionierung der Linse im Auge ist dem der intraoperativen Positionierung der Linse vergleichbar Hilfestellung, Fehlersuche und -behebung ( trouble-shooting ) Die Autoren dieses Weiterbildungsartikels bieten Unterstützung an: F bei Grenzfällen der Indikationsstellung für eine torische Kunstlinse oder inkonsistenten präoperativen Messungen, F bei der Berechnung torischer Linsen in Spezialfällen, F für die Fragestellung einer Repositionierung, die Entfernung oder den Austausch einer torischen Linse. Bitte halten Sie für eine derartige Anfrage neben den für die Berechnung zwingend erforderlichen Biometriedaten (s. oben) in jedem Fall die Hornhauttopographie sowie eine zuverlässige subjektive und objektive Refraktion bereit. Werden Hornhautbrechkräfte angegeben, benennen Sie bitte zusätzlich den verwendeten Keratometerindex oder geben Sie das Messsystem an, mit dem die Daten erhoben wurden. 195

8 Korrespondenzadresse Prof. Dr. A. Langenbucher Experimentelle Ophthalmologie, Universität des Saarlandes, Homburg/Saar Kirrberger Straße 7, Homburg/Saar Interessenkonflikt. Der korrespondierende Autor gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht. Anhang: Berechnungsschema für torische Intraokularlinsen Beschreibung eines sphärischen und astigmatischen optischen Systems Das im folgenden Abschnitt skizzierte Berechnungsschema basiert auf der vereinfachten Annahme der Optik achsennaher Strahlen (paraxiale Optik, Gauß-Raum). Alle optischen Grenzflächen sind sphärisch oder astigmatisch und zentriert zu einer optischen Achse angeordnet, Verkippungen und Dezentrierungen sind somit ausgeschlossen [16]. Die refraktiven Grenzflächen sind durch homogene optische Medien getrennt. Sphärische optische Systeme können mit 2 2-Matrizen charakterisiert werden, indem die refraktiven Grenzflächen durch Refraktionsmatrizen R und die Driftstrecken zwischen den refraktiven Grenzflächen durch Translationsmatrizen in der Form (Gl. 10): (1) dargestellt werden, wobei P den Flächenbrechwert der refraktiven Grenzfläche, d den geometrischen Zwischenraum zwischen aufeinanderfolgenden Grenzflächen und n den refraktiven Index im Medium bezeichnet. Ein optisches System mit einem linksseitigen Objekt und einem rechtsseitigen Bild (Konvention) und einer Sequenz von m Grenzflächen (1 m von links nach rechts) kann im paraxialen Raum vollständig charakterisiert werden durch eine Systemmatrix S (Gl. 11) als Produkt der entsprechenden Refraktions- und Translationsmatrizen, wobei ein Strahl, der unter einem Winkel α 0 und bei einer Höhe y 0 von links auf das System trifft, auf einen Strahl übersetzt wird, der unter einem Winkel α und einer Höhe y das System an der Grenzfläche m nach rechts verlässt (Gl. 12). Bei einem astigmatischen optischen System weisen Refraktionsmatrizen R und Translationsmatrizen T die in Gl. 13 dargestellte Beziehung auf [10, 16]. (2) (3) (4) Die Elemente A, B und D der Refraktionsmatrix sind mit Gl. 14 definiert, (5) wobei die Parameter S, C und ϕ in der Refraktionsmatrix R die Sphäre, den Zylinder und dessen Orientierung in der klassischen Schreibweise bedeuten und d sowie n in der Translationsmatrix T der Definition im sphärischen Fall entsprechen. Wie im sphärischen Fall wird das gesamte optische System S mit Gl. 11 definiert. 196 Der Ophthalmologe

9 CME Trifft nun ein Strahl von links unter einem Winkel α 0x und α 0y in x- und y-richtung an den Koordinaten x 0 und y 0 auf die Grenzfläche 1 und verlässt das System rechtsseitig unter einem Winkel α x und α y an den Koordinaten x und y an der Grenzfläche m, gilt Gl. 15. (6) Die Rücktransformation der Komponenten A, B und D in die Standardnotation mit S, C und ϕ aus der 2 2-Submatrix K (Gl. 16) (7) kann geschrieben werden in der Form von Gl. 17 geschrieben werden. (8) Das vorgestellte Berechnungsschema für pseudophake und phake torische Intraokularlinsen und die zu erwartende Refraktion nach Implantation einer torischen Linse wurde von uns bereits 2008 veröffentlicht [16]. Definition des pseudophaken Auges und Berechnung der Kunstlinse Das pseudophake Auge bildet die Grundlage für die Berechnung einer pseudophaken Linse als Ersatz der kristallinen Linse. Das System besteht in der einfachsten Form aus: F einer sphärozylindrischen Brillenkorrektur (B, Modell der dünnen einflächigen Linse), welche die Zielrefraktion beschreibt, F einem homogenen optischen Medium zwischen der Brillen- und der Hornhautebene (HSA, Hornhaut-Scheitel-Abstand), F einer astigmatischen Hornhaut (HH, Modell einer dünnen einflächigen Linse), F der Vorderkammer bis zu einer Referenzebene einer pseudophaken Korrektur (geschätzte Linsenposition, LP), F der a priori unbekannten Kunstlinse (IOL, Modell einer dünnen einflächigen Linse) sowie F einer Glaskörperstrecke (GK), die von der geschätzten Linsenposition LP bis zur Netzhautebene reicht. Die Systemmatrix (Gl. 18) beschreibt das optische System von der Brillenkorrektur bis zur Netzhautebene. Die Systemmatrix im Gesamten kann nicht angegeben werden, da die Matrix R IOL a priori nicht bekannt ist. Allerdings ist von der Systemmatrix bekannt, dass ein parallel zur Achse einfallendes Strahlbündel ungeachtet der Koordinaten der Intersektion mit der Brillenkorrektur in der Netzhautebene die Koordinaten (0,0) in x- und y-richtung besitzt (Gl. 19). (9) (10) Somit muss die untere rechte 2 2-Submatrix der 4 4-Systemmatrix identisch 0 sein. Die Bezeichnung (.) soll in diesem Zusammenhang andeuten, dass die Vektor- bzw. Matrixelemente an dieser 197

10 Stelle willkürliche Werte annehmen können. Bildet man nun zur Vereinfachung der Schreibweise aus einer beliebigen 4 4-Matrix W 2 2-Submatrizen der in Gl. 20 dargestellten Form (11) und definiert die 2 2-Einheitsmatrix U sowie die 2 2-Nullmatrix V, kann Gl. 18 mit Gl. 19 in Gl. 21 umgeschrieben werden (12) oder mit Gl. 20 und Gl. 21 in Gl. 22. Mit der speziellen Struktur der Refraktionsmatrix R IOL sowie der Translationsmatrix T GK (Gl. 13) nimmt Gl. 22 die in Gl. 23 dargestellte Form an. (.) -1 bezeichnet dabei die Inverse einer Matrix. Die Standardschreibweise für die gesuchte Kunstlinse in Sphäre, Zylinder und Achse erhält man mit Gl. 17. Berechnung der residualen Refraktion nach Implantation einer pseudophaken Linse Die zu erwartende Refraktion auf Brillenebene nach Implantation einer torischen pseudophaken Linse setzt die Matrix der Brillenrefraktion R B als unbekannt, die Refraktionsmatrix für die implantierte Kunstlinse dagegen als bekannt voraus. Für die in Gl. 18 definierte Systemmatrix für das gesamte optische System wird eine Submatrix M (Gl. 24) gebildet. (13) (14) (15) Das gesamte optische System inklusive der Brillenkorrektur soll refraktiv auskorrigiert sein, was bedeutet, dass die untere rechte 2 2-Submatrix S 4 identisch 0 ist. Mit der speziellen Struktur der Matrix R B resultiert Gl. 25. Mit Gl. 17 kann in die Standardnotation mit Sphäre, Zylinder und Achse rückgerechnet werden. Definition des phaken Auges mit Matrizen und Berechnung der Kunstlinse Das phake Auge bildet die Grundlage für die Berechnung einer phaken Linse, die zusätzlich zur kristallinen Linse in die Vorder- oder die Hinterkammer des Auges implantiert wird. Die Berechnung einer phaken Linse soll hier auch stellvertretend für die Implantation einer pseudophaken Piggyback- Linse oder intraokularen Kontaktlinse stehen, die vor eine Kunstlinse in ein pseudophakes Auge implantiert wird. Für die Berechnung einer phaken Linse wird anstatt der Modellierung des gesamten Auges nur der vordere Augenabschnitt charakterisiert, dieser jedoch im Zustand vor (pr) und nach (po) der Implantation der phaken Linse. Somit besteht das optische System vor Implantation in der einfachsten Form (Gl. 26) aus: F einer sphärozylindrischen Brillenkorrektur (B pr, Modell der dünnen einflächigen Linse), welche die Ausgangsrefraktion beschreibt, F einem homogenen optischen Medium zwischen der Brillen- und der Hornhautebene (HSA, Hornhaut-Scheitel-Abstand), (16) 198 Der Ophthalmologe

11 CME F einer astigmatischen Hornhaut (HH, Modell einer dünnen einflächigen Linse) sowie F der Vorderkammer bis zur geschätzten Referenzebene einer phaken Linse (LP). Nach Implantation der phaken Linse besteht das optische System in der einfachsten Form (Gl. 27) aus: F einer sphärozylindrischen Brillenkorrektur (B po, Modell der dünnen einflächigen Linse), welche die Zielrefraktion beschreibt, F einem homogenen optischen Medium zwischen der Brillen- und der Hornhautebene (Hornhaut-Scheitel-Abstand, HSA po ), F einer astigmatischen Hornhaut (HH po, Modell einer dünnen einflächigen Linse), F der Vorderkammer bis zur geschätzten Referenzebene einer phaken Linse (LP po ) sowie F der a priori nicht bekannten torischen phaken Kunstlinse IOL (Modell einer dünnen einflächigen Linse). (17) (18) Im Allgemeinen kann nun davon ausgegangen werden, dass sich die Größen HSA und HH durch den Eingriff nicht ändern, und LP stellt ohnehin eine geschätzte Größe für die Position der phaken Intraokularlinse im Auge dar. Die Vergenz SV beschreibt (in vereinfachter Form) den Brechungszustand eines optischen Systems. Sie kann auf eine beliebige Ebene bezogen werden. In der geschätzten Position der phaken Linse LP müssen nun die präoperative und die postoperative Vergenz SV pr und SV po übereinstimmen. Formal kann die Vergenz am Ausgang eines optischen Systems S mit den Submatrizen 2 und 4 (s. Gl. 20) durch Gl. 28 beschrieben werden. Somit gilt Gl. 29 (19) (20) oder unter Berücksichtigung der speziellen Form der Refraktionsmatrix (Gl. 13) und mit Gl. 29 für die gesuchte Kunstlinse Gl. 30: (21) Die Standardschreibweise für die gesuchte Kunstlinse in Sphäre, Zylinder und Achse erhält man mit Gl. 17. Literatur 1. Amm M, Halberstadt M (2002) Implantation torischer Intraokularlinsen zur Korrektur hoher postkeratoplastischer Astigmatismen. Ophthalmologe 99: Auffarth GU (2007) Torische Intraokularlinsen Ophthalmologe 104: Auffarth GU, Rabsilber TM (2007) Toric IOLs after cataract surgery and refractive lens exchange. Ophthalmologe 104: Dick HB, Buchner SE (2007) Torische phake Intraokularlinsen. Ophthalmologe 104: Dick HB, Krummenauer F, Tröber L (2006) Compensation of corneal astigmatism with toric intraocular lens: results of a multicentre study. Klin Monatsbl Augenheilkd 223: Fam HB, Lim KL (2007) Meridional analysis for calculating the expected spherocylindrical refraction in eyes with toric intraocular lenses. J Cataract Refract Surg 33: Frohn A, Dick HB, Thiel HJ (1999) Implantation of a toric poly(methyl methacrylate) intraocular lens to correct high astigmatism. J Cataract Refract Surg 25: Gerten G, Michels A, Olmes A (2001) Torische Intraokularlinsen. Klinische Ergebnisse und Rotationsstabilität. Ophthalmologe 98: Gills JP, Karr MA van der (2002) Correcting high astigmatism with piggyback toric intraocular lens implantation. J Cataract Refract Surg 28:

12 10. Haigis W (2009) IOL calculation using paraxial matrix optics. Ophthalmic Physiol Opt 29: Horn JD (2007) Status of toric intraocular lenses. Curr Opin Ophthalmol 18: Kohnen T, Klaproth OK (2009) Correction of astigmatism during cataract surgery. Klin Monatsbl Augenheilkd 226: Langenbucher A, Seitz B (2004) Computerized calculation scheme for toric intraocular lenses. Acta Ophthalmol Scand 82: Langenbucher A, Szentmáry N, Seitz B (2007) Calculating the power of toric phakic intraocular lenses. Ophthalmic Physiol Opt 27: Langenbucher A, Viestenz A, Szentmàry N et al (2008) Berechnung torischer Intraokularlinsen. Ophthalmologe 105: Langenbucher A, Viestenz A, Szentmàry N et al (2008) Pseudophake und phake torische Linsen zur Korrektur des kornealen Astigmatismus Theorie und klinische Aspekte. Klin Monatsbl Augenheilkd 225: Langenbucher A, Viestenz A, Szentmáry N et al (2009) Toric intraocular lenses theory, matrix calculations and clinical practice. J Refract Surg 25: Novis C (2000) Astigmatism and toric intraocular lenses. Curr Opin Ophthalmol 11: Ruhswurm I, Scholz U, Zehetmayer M et al (2000) Astigmatism correction with a foldable toric intraocular lens in cataract patients. J Cataract Refract Surg 26: Sauder G (2007) Secondary toric intraocular lens implantation in pseudophakic eyes. The add-on IOL system. Ophthalmologe 104: Tehrani M, Stoffelns B, Dick HB (2003) Implantation of a custom intraocular lens with a 30-diopter torus for the correction of high astigmatism after penetrating keratoplasty. J Cataract Refract Surg 29: Viestenz A, Seitz B, Langenbucher A (2005) Evaluating the eye s rotational stability during standard photography: effect on determining the axial orientation of toric intraocular lenses. J Cataract Refract Surg 31: CME.springer.de Zertifizierte Fortbildung für Ärzte CME.Tickets: Zertifizierte Fortbildung für alle! Auf CME.springer.de stehen Ihnen über 300 jährlich wechselnde Fortbildungseinheiten aus über 30 Bereichen der Medizin zu Verfügung. Punkten Sie jetzt online auf CME.springer.de! D 1. Teilnahmemöglichkeiten: - kostenfrei im Rahmen des jeweiligen Zeitschriftenabonnements - individuelle Teilnahme durch den Erwerb von CME.Tickets auf CME.springer.de. D 2. CME.Ticket erwerben Auf CME.springer.de haben Sie 2 Möglichkeiten CME.Tickets zu erwerben: - CME.Ticket bestellen: Klicken Sie auf Bestellen > CME.Ticket und erwerben Sie hier Ihre individuelle Teilnahmemöglichkeit 200 Der Ophthalmologe CME.Ticket im Beitragsumfeld kaufen und einlösen: Sobald Sie an einem Beitrag außerhalb Ihres Abonnements teilnehmen möchten, erscheint der Hinweis CME.Ticket bestellen. Nach dem Erwerb des CME.Tickets können Sie an der gewünschten Fortbildungseinheit teilnehmen. Punkten Sie online! Bei Fragen hilft Ihnen unser Helpdesk gerne weiter: CME@springer.com CME.springer.de D

13 CME-Fragebogen kostenfreie Teilnahme für Abonnenten CME Bitte beachten Sie: F Antwortmöglichkeit nur online unter: CME.springer.de F Die Frage-Antwort-Kombinationen werden online individuell zusammengestellt. F Es ist immer nur eine Antwort möglich. Welche biometrischen Daten werden für die Berechnung einer pseudophaken torischen Intraokularlinse (Hinterkammerlinse) nicht benötigt? Achslänge. Flacher und steiler Hornhautradius. Achse des Hornhautastigmatismus. Position der Intraokularlinse (Wirkebene). Refraktion. Welche biometrischen Daten werden für die Berechnung einer phaken torischen Intraokularlinse (Hinterkammerlinse) nicht benötigt? Achslänge. Flacher und steiler Hornhautradius. Achse des Hornhautastigmatismus. Position der Intraokularlinse (Wirkebene). Refraktion. Welche Alternativen zur Implantation einer phaken torischen Intraokularlinse kommen für die Korrektur eines Hornhautastigmatismus nicht in Betracht? PRK (photoablative Keratektomie). LASIK ( laser in situ keratomileusis ), LASEK ( laser epithelial keratomileusis ). Radiale Keratotomie. T-Cuts, transverse Keratotomien. Arcuate keratotomies. Ab welcher Winkelabweichung von der idealen Achslage sollte eine torische Intraokularlinse nach der Implantation nachrotiert werden? Welche refraktive Wirkung besitzt eine torische Intraokularlinse, die auf vollständige Korrektur des Hornhautastigmatismus ausgelegt ist und 90 versetzt zur geplanten Implantationsachse eingesetzt wurde? Resultierender Zylinder gleich doppelter initialer Zylinder. Resultierender Zylinder gleich initialer Zylinder. Resultierender Zylinder gleich halber initialer Zylinder. Resultierender Zylinder gleich viertel initialer Zylinder. Resultierender Zylinder gleich achtel initialer Zylinder. Wie wird sichergestellt, dass die Ausrichtung der Achse der torischen Linse mit den Hornhautmeridianen übereinstimmt? Durch die zuverlässige Bestimmung der Achslänge des Auges. Durch die Verwendung eines geeigneten Keratometerindex. Durch die Verwendung eines kornealen Schnitts. Durch die Markierung der Horizontalen oder Implantationsachse in sitzender Position. Durch die präzise Messung des Hornhaut-Scheitel-Abstands. Bei einem Patienten wurden Keratometriewerte 42,5+4,25 dpt/20 gemessen. Die torische Intraokularlinse (mit ihrer Markierung auf dem flachen Meridian, z. B. Dr. Schmidt MS6116TU) wird in der folgenden Achse implantiert: Welche Bedeutung hat der Keratometerindex? Er entspricht dem Brechungsindex der Hornhaut. Er entspricht dem Brechungsindex von Luft. Er entspricht dem Brechungsindex von Kammerwasser. Er gibt den Brechungsindexunterschied zwischen Hornhaut und Kammerwasser wieder. Er ist eine fiktive Größe zur Umrechnung vom Vorderflächenradius in den Gesamtbrechwert der Hornhaut. Für die Berechnung einer phaken torischen Intraokularlinse gelten folgende Voraussetzungen: Das Auge muss von der Brillenkorrektur bis zur Netzhaut mit all seinen geometrischen Abmessungen bekannt sein. Der Hornhautbrechwert, die Brillenkorrektur und der Hornhaut-Scheitel-Abstand (HSA) werden benötigt. Die Geometrie der kristallinen Linse muss gemessen werden (Phakometrie). Der Hornhaut-Scheitel-Abstand (HSA) und die Brillenkorrektur müssen bekannt sein. Die Aberrationen höherer Ordnung gehen in die Berechnung ein. Eine phake torische Intraokularlinse wird eingesetzt wenn die kristalline Linse sich eintrübt und Hornhautastigmatismus vorliegt. zur Korrektur der Presbyopie bei älteren Patienten. um die sphärische Aberration der Hornhaut auszugleichen. um bei jungen akkommodationsfähigen Patienten einen hohen Hornhautastigmatismus zu korrigieren. wenn in der Hornhauttopographie eine Keratokonuskonfiguration zu erkennen ist. Diese Fortbildungseinheit ist 12 Monate auf CME.springer.de verfügbar. Den genauen Einsendeschluss erfahren Sie unter CME.springer.de D Mitmachen, weiterbilden und CME-Punkte sichern durch die Beantwortung der Fragen im Internet unter CME.springer.de 201