Design und optische Prinzipien von Multifokallinsen

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1 Ophthalmologe 2008 DOI /s Springer Medizin Verlag 2008 G.U. Auffarth 1 T.M. Rabsilber 1 T. Kohnen 2 M.P. Holzer 1 1 Universitäts-Augenklinik Heidelberg, International Vision Correction Research Centre (IVCRC), Heidelberg 2 Klinik für Augenheilkunde, Johann Wolfgang Goethe- Universität Frankfurt am Main, Frankfurt a.m. Design und optische Prinzipien von Multifokallinsen Multifokallinsen (MIOL) unterschiedlichen Aufbaus werden seit Ende der 80er Jahre im Rahmen der Kataraktchirurgie implantiert. Die ersten MIOL hatten entweder ein refraktives Zweibis Dreizonen-Design oder waren vom diffraktiven Typ [1, 4, 5, 6]. Aufgrund der damaligen chirurgischen Techniken gab es häufig in den ersten Jahren Komplikationen wie MIOL-Dezentrierungen und relative hohe chirurgisch induzierte Hornhautastigmatismen (Schnittgrößen bis 7 mm bei starren PMMA-Multifokallinsen) [4, 5]. Zusätzlich zeigten alle MIOL-Typen aus physikalisch optischen Gründen ein herabgesetztes Kontrastsehvermögen und eine erhöhte Blendempfindlichkeit. Nichtsdestotrotz zeigte auch die erste Generation dieser Linsen relativ gute funktionelle Ergebnisse, wenn Patientenselektion, IOL- Berechnung und die chirurgischen Techniken es erlaubten [8, 9, 10, 11, 12, 13]. Die nächsten Entwicklungen auf diesem Sektor repräsentierten die faltbaren, multizonalen, progressiven, refraktiven MIOL, die in der Ära der Faltlinsen mit geringeren Astigmatismen und sicherer Kapselsackfixation bessere Vorraussetzungen für das Gelingen der MIOL erreichten. Den heutigen Goldstandard bilden faltbare asphärische diffraktive und/oder refraktive MIOL-Modelle. Insbesondere durch die verbesserten linsenchirurgischen Techniken sind viele initiale Probleme überwunden, sodass Multifokallinsen heutzutage neben der reinen Aphakiekorrektur auch zur refraktiven Linsenchirurgie eingesetzt werden können [22, 23, 24, 26]. Diffraktive Multifokallinsen Diffraktive Multifokallinsen gehören zur ersten Generation solcher IOLs, welche einfallendes Licht auf zwei Brennpunkte separieren, einen für die Nähe und einen für die Ferne. Dies bedeutet, dass diffraktive MIOLs effektiv Bifokallinsen sind. Das von Thomas Young bereits Ende des 18. Jahrhunderts beschriebene Prinzip der Beugung (Diffraktion) ist das zugrunde liegende Prinzip der diffraktiven Multifokallinsen [2, 5, 7, 24]. Diffraktive MIOL bestehen aus einer sphärischen refraktiven Vorderfläche Abb. 1 8 Unterschiede der Strahlengänge einer diffraktiven und refraktiven Multifokallinse 1

2 AMO Tecnis Multifokallinse Faltbare asphärische, diffraktive, dreistückige Silikonhinterkammerlinse mit scharfer Optikkante Lieferbereich: 5 34 dpt in 0,5 dpt Schritte 13.0 mm 3.6 mm Alcon Pharma GmbH: AlconRestor MIOL Faltbare asphärische, diffraktiv/refraktive einstückige Hinterkammerlinse, Blaulichfilter Lieferbereich: 5-30 dpt in 0,5 dpt Schritte Abb. 3 8 Klinisches Spaltlampenphoto einer Tecnis diffraktiven Multifokallinse HumanOptics, Erlangen: Diffractiva-s - (Silikon-MIOL, Kapselsackimplantat) Faltbare diffraktive dreistückige Hinterkammerlinse mit scharfer Optikkante Lieferbereich: dpt in 0,5 dpt Schritte Diffractiva-sS (Silikon-MIOL, Add-On/Sulkusimplantat) Faltbare diffraktive dreistückige Hinterkammerlinse für die Sulkus-Implantation 14.0 mm Lieferbereich: In 0,5 dpt auf Anfrage Abb. 2 8 Spezifikationen verschiedener diffraktiver Multifokallinsen (Angaben ohne Gewähr auf Vollständigkeit; mit freundlicher Genehmigung) Abb. 5 8 Klinisches Spaltlampenfoto einer Re- Zoom refraktiven Multifokallinse AMO ReZoom Multifokallinse Faltbare dreistückige refraktive Acrylat- MIOL mit scharfer Optikkante (OptiEdge Design) Lieferbereich: 6 30 dpt in 0,5 dpt Schritten Rayner M-FlexGruppe: M-Flex630F FaltbareeinstückigerefraktiveAcrylat MIOL mitscharfer Optikkante(Apple-Amon-Design) 6,5 mm 12,5 mm Lieferbereich: dpt in 0,5 dpt Schritten Rayner M-Flex Gruppe: M-Flex T Faltbare einstückige refraktiveacrylat MIOL mit scharfer Optikkante (Apple-Amon-Design) und torischer Korrektur 6,5 mm 12,5 mm Abb. 4 8 Spezifikationen verschiedener refraktiver Multifokallinsen (Angaben ohne Gewähr auf Vollständigkeit; mit freundlicher Genehmigung) 2 Der Ophthalmologe 2008

3 Zusammenfassung Abstract und einer diffraktiv wirksamen Rückfläche. An der Rückfläche wirken ca. 30 konzentrische Ringe mit einer Stufenhöhe von 2 µm als Phasengitter zur Beugung der einfallenden Lichtstrahlen, die auf einen Fern- und Nahpunkt gebündelt werden (. Abb. 1). Im Prinzip sind diffraktive MIOL Kombinationen von Sammellinsen und Fresnel-Phasenplatte. Aus pysikalischen Gründen können bei diffraktiven MIOLs ca. 20% des Lichts als Streulicht verloren gehen. Der Vorteil des diffraktiven Prinzips ist, dass an jeder Stelle der Optik die gleiche Abbildung bei konstanter Beleuchtung erfolgt, der bifokale Effekt somit unabhängig von Pupillendurchmesser und Zentrierung ist. Die erste diffraktive Multifokallinse wurde 1987 von 3 M vorgestellt und hatte ein konvex-konkav dreistückiges diffraktives Design (3 M 815E), gefolgt von einem bikonvexen Modell (3 M 825X). Danach übernahm die Firma Pharmacia dieses Patent und entwickelte erst einstückige PM- MA-MIOLs und dann später faltbare Silikon-MIOLs mit diffraktivem Design. Die Weiterentwicklung zur asphärischen Multifokallinse auf Silikonbasis erfolgte noch bei Pharmacia (. Abb. 2, 3). Nach Übernahme der Firma durch die Firma AMO (Irvine, USA) wurden die Designs weiter verfeinert und es wird eine diffraktive asphärische MIOL auf Basis der hydrophoben Acrylatfaltlinse AR40e eingeführt. Refraktive bi- und multifokale IOL Das optische Prinzip der refraktiven MI- OL unterscheidet sich grundsätzlich von dem der diffraktiven Linsen. Bei refraktiven Bifokal- oder Multifokallinsen werden 2 oder mehrere sphärische Zonen unterschiedlicher Refraktion in der Regel auf der Vorderseite der Linse angelegt. John Pearce implantierte 1986 die erste MIOL im Menschen. Es handelte sich um eine Zweizonenlinse mit einem zentralen Nahteil von 2 mm (Addition +4 dpt), und einem peripheren Fernteil, der den Rest der 7 mm Optik umfasste. Das Konzept der Linse bestand darin, dass bei Blick in die Nähe eine Nahmiosis der Pupille entsteht, wodurch vorwiegend der Nahteil der Linse wirksam wird, während bei Fernblick die Pupille weiter ist und der periphere Fernteil genutzt werden kann. Mehrere Studien zeigten, dass sich mit Zweizonen-MIOL eine gute Pseudoakkommodation erzielen lässt. Diese ist jedoch von einer optimalen Zentrierung und dem Pupillendurchmesser abhängig [5, 21]. Eine weitere sehr erfolgreiche Entwicklung innerhalb der Gruppe der refraktiven MIOL mit sphärisch-asphärischer Oberfläche stellt die von der Firma AMO entwickelte Linse ( Array-MIOL ) mit 5 refraktiven Zonen auf der Vorderfläche dar. Durch die asphärisch-progressive Optik soll eine echte Mutifokalfunktion mit verbesserter Abbildung im intermediären Bereich zwischen Nah- und Fernteil erzielt werden [5, 9, 26]. Die zunächst eingeführte AMO-Array- MIOL bestand aus hoch brechendem Silikon wurde das gleiche MIOL-Prinzip als hydrophobe Acrylat-MIOL (Basis- Model: AMO Sensar AR40E) bzw. als Silikon-MIOL mit verbesserter Optikkante (Basis-Model: AMO Clariflex) eingeführt. Das weiterentwickelte aktuelle Modell aus hydrophobem Akrylat ist die AMO Re- Zoom, welches fünfzonal refraktiv aufgebaut ist und zusätzlich eine asphärische Korrektur aufweist (. Abb. 4, 5). Neu eingeführt wurde auch von der Firma Rayner die M-flex, eine vier- bzw. fünfzonale refraktive MIOL aus hydrophilem Akrylat mit einer Addition von +3,0 oder +4,0 dpt, die auf der monofokalen Superflex-IOL basiert. Das Basismodell der Rayner M-Flex zeichnete sich in einer Vielzahl von Untersuchungen durch eine hervorragende Rotationsstabilität und geringgradige Dezentrierung aus. Auch die Nachstarbildung ist aufgrund eines speziellen Optik-Designs (360 scharfe Kante; Apple-Amon-Edge-Design). Die M- Flex-Multifokal-IOL wird auch mit einer zusätzlichen torischen Komponente als multifokal-torische IOL angeboten (. Abb. 4). Zurzeit sind dies individuelle Anfertigungen für Einzelpatienten. Mittelfristig sollte es IOLs mit Standard-Toruswerten geben. Insbesondere der Hornhautastigmatismus ist einer der Hauptgründe für das Nichteinsetzen oder ggf. das Versagen einer Multifokallinse. Ophthalmologe 2008 DOI /s Springer Medizin Verlag 2008 G.U. Auffarth T.M. Rabsilber T. Kohnen M.P. Holzer Design und optische Prinzipien von Multifokallinsen Zusammenfassung Multifokallinsen (MIOL) unterschiedlichen Designs werden seit über 20 Jahren im Rahmen der Kataraktchirurgie implantiert. Die ersten MIOL hatten entweder ein refraktives Zwei- bis Dreizonen-Design oder waren vom diffraktiven Typ. Alle MIOL-Typen besaßen aus physikalisch optischen Gründen ein herabgesetztes Kontrastsehvermögen und eine erhöhte Blendempfindlichkeit. Nichtsdestotrotz zeigte auch die erste Generation dieser Linsen relative gute funktionelle Ergebnisse, wenn Patientenselektion, IOL-Berechnung und die chirurgischen Techniken es erlaubten. Den heutigen Goldstandard bilden faltbare asphärische diffraktive und/oder refraktive MIOL-Modelle. Insbesondere durch die verbesserten linsenchirurgischen Techniken sind viele initiale Probleme überwunden, sodass Multifokallinsen heutzutage neben der reinen Aphakiekorrektur auch zur refraktiven Linsenchirurgie eingesetzt werden können. Schlüsselwörter Katarakt Multifokallinse Diffraktiv Refraktiv Asphärisch Design and optical principles of multifocal lenses Abstract Multifocal intraocular lenses (MIOLs) of different designs have been used for more than 20 years in modern cataract surgery. The first IOLs were either refractive 2 3-zone designs or of diffractive concept. All MIOL types, regardless of manufacturer, show reduced contrast sensitivity and increased glare for years. Nevertheless, even first-generation MIOL patients had very good functional results when patient selection, IOL calculation, and surgical techniques were appropriate. Today s gold standard is foldable, aspherical diffractive, or refractive MIOLS. Advancements in technology allow the possibility that MIOLs will be used for aphakia correction as well as presbyopia correction. Keywords Cataract Multifokal IOLs Diffractive Refractive Aspherical 3

4 Acri.LISA 356D Optik: 6mm Gesamt: 11,5mm Acri.LISA 66D Lieferbereich: dpt Acri.LISA 536D Lieferbereich: dpt Acri.LISA 376D Lieferbereich: dpt Acri.LISA Toric 466D Lieferbereich: dpt Acri.Twin 447D/443 D Acri.Twin 527D/523 D Optik: 6,5mm Gesamt: 13,0mm Acri.Twin 737 D/733 D Acri.Tec/CarlZeiss Meditec: Acri.LISASerie:- Eigenschaften Lichtintensität verteilt auf 65%:35% zwischen Fern- und Nahfokus Unabhängig von der Pupillenweite Refraktiv-diffraktives Oberflächenprofil Aberrationskorrigierend (optimiert asphärische Optik) Nahaddition + 3,75 dpt, entspricht ca. 36 cm Acri.Twin Serie: Eigenschaften Asymmetrische Lichtverteilung Lichtintensität verteilt auf 70%:30% und 30%:70% Unabhängig von der Pupillenweite Diffraktives Oberflächenprofil Nahaddition +4,0 dpt, entspricht ca. 34 cm Leseabstand Abb. 6 8 Spezifikationen der Acri.Tec Multifokallinsen Serie (Angaben ohne Gewähr auf Vollständigkeit; mit freundlicher Genehmigung) Kombinationen von diffraktiven und refraktiven Prinzipien und Linsensystemen Die neueren MIOL-Modelle haben in vielen Fällen eine Kombination aus refraktivem und diffraktivem Anteil. Die Alcon-ReStor-MIOL hat einen zentralen etwa 3 mm umfassenden diffraktiven Anteil (. Abb. 2; [18, 19]). Der diffraktive Anteil ist als apodisierende Zone angelegt, was eine graduelle Abnahme der diffraktiven Stufenhöhe zum Rand der Linse hin bedeutet. Dies schafft einen besseren Übergang zwischen Nah- und Fernbrennpunkten und verringert unerwünschte Lichtsensationen, sog. photischen Phänomene. Die Peripherie der Linse ist als refraktiver Anteil angelegt und soll bei Blick in die Ferne den Fernanteil verstärken. Die MIOL wird mit Blaulichtfilter angeboten. Die funktionellen Ergebnisse der Restor sind sehr gut und im Rahmen einer prospektiven FDA-Studie belegt [18]. Ein weiterer Ansatzpunkt bieten das Acri.Twin- und Acri.Lisa-Set von Acri. Tec/Carl Zeiss Meditec (. Abb. 6; [16, 17, 21]). Bei der Acri.Twin-Serie ist die Lichtverteilung in einem Verhältnis von Ferne/Nähe von 70/30 (dominantes Auge) und 30/70 (nichtdominantes Auge) mit jeweils einer Nahaddition von +3,75 dpt bzw. 65/35 bei der Acri.Lisa mit jeweils einer Nahaddition von +3,5 dpt. Bei der Acri.Twin werden in beide Augen jeweils MIOLs mit unterschiedlicher Fern- und Nahgewichtung der Lichtverteilung implantiert. Durch diese asymmetrische Lichtverteilung kann für jeden Patienten individuell auf sein Führungsauge eingegangen werden. Bei der Acri.Lisa bleibt die Lichtverteilung 65:35, unabhängig ob nah- oder ferndominant. Die Linsen sind sowohl als dreistückige Silikon- als auch als hydrophile Akrylmodelle verfügbar. Zusätzlich werden einstückige Akrylmodelle zur Mikroinzisionschirurgie (MICS) angeboten [2]. Add-on-IOLs sind eine neue Art von Implantaten, die bei Pseudophakie als Piggy-Bag-IOL in den Sulkus implantiert werden (. Abb. 2). Diese IOLs werden u. a. von Humanoptics und Rayner angeboten. Sie korrigieren einen eventuellen starken Brechkraftfehler, indem der Refraktionsfehlbetrag plus eine multifokale Optik durch eine Sulkusimplantation dieser IOL ausgeglichen wird. Beide IOLs funktionieren wie ein optisches System. Mit solchen MIOLs könnten viele Patienten nachträglich noch eine Brillenunabhängigkeit erreichen sowohl hinsichtlich des Lesen als auch des Sehens in die Ferne. Fazit für die Praxis Neue Multifokallinsen zeichnen sich durch asphärische Optiken und binokulare Applikationssysteme aus. Durch Verbesserung der OP-Techniken sind Multifokallinsen heutzutage immer sicherer geworden. Der Einsatz erfolgt sowohl beim Kataraktpatienten als auch beim refraktiven Patienten als refraktiver Linsenaustausch (RLE). Korrespondenzadresse Prof. Dr. G.U. Auffarth Universitäts-Augenklinik Heidelberg, International Vision Correction Research Centre (IVCRC) INF 400, Heidelberg ga@uni-hd.de Interessenkonflikt. Der korrespondierende Autor gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht. 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