Die dynamische Wellenfrontanalyse ermöglicht

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1 Ophthalmologe : DOI /s Leitthema: Akkommodative Intraokularlinsen H. B. Dick 1 St. Kaiser 2 1 Augenklinik der Johannes Gutenberg-Universität Mainz 2 Carl Zeiss Meditec AG, Jena Dynamische Aberrometrie während der Akkommodation phaker Augen sowie Augen mit potenziell akkommodativer Intraokularlinse Zusammenfassung Eine objektive Messung des Akkommodationseffektes ist nach Implantation potenziell akkommodativer Intraokularlinsen (IOL) auch aufgrund methodischer Probleme sehr schwierig. Unter anderem wurden hierzu Messungen der Änderung der Vorderkammertiefe mittels Laserinterferenzbiometrie durchgeführt. Alle bisherigen Untersuchungen konnten bislang nicht eindeutig klären, ob und in welchem Ausmaß potenziell akkommodative IOL überhaupt funktionieren. Mittels Wellenfrontanalyse wurde das dynamische Verhalten potenziell akkommodativer IOL vermessen. Die Messungen wurden mit einem Hartmann-Shack- Aberrometer durchgeführt. Als Besonderheit waren sequenzielle dynamische Wellenfrontmessungen mit einer Frequenz von ca. 7 Hz möglich. An 43 Augen wurde 6 8 Wochen nach Implantation potenziell akkommodativer IOL (CrystaLens AT-45, C&C Vision; 1CU, Humanoptics) eine dynamische Wellenfrontanalyse durchgeführt. Über einen Zeitraum von 30 s erfolgten insgesamt 200 Einzelmessungen. Die Patienten fokussierten 10 s auf ein Objekt in der Ferne, dann für 10 s auf ein Objekt in der Nähe und danach wieder auf das Fernobjekt. Zum Vergleich wurden auch Messungen an gesunden Augen junger Patienten sowie an Augen mit implantierter Standardintraokularlinse vorgenommen. Der dynamische Verlauf der Aberrationen niedriger Ordnung (Defokus, Astigmatismus) sowie der sphärischen Aberration 4. Ordnung wurde analysiert. Die dynamische Wellenfrontanalyse ermöglicht eine objektive und untersucherunabhängige Messung der Akkommodation bei phaken wie auch pseudophaken Augen. Die dynamische Aberrometrie eignet sich, um den Effekt eines refraktiv-chirurgischen Eingriffes zur Korrektur der Presbyopie objektiv zu quantifizieren. Es ist wünschenswert, dass diese Technologie zusätzlich zu den gängigen psycho-physischen Untersuchungsmethoden zur Evaluation der verschiedenen Operationsverfahren zur Presyopiekorrektur eingesetzt wird, um eine objektive Beurteilung der Effizienz des jeweiligen Verfahrens zu erlangen. Schlüsselwörter Dynamische Aberrometrie Akkommodation Akkommodative Intraokularlinsen Presbyopie ist die physiologische Abnahme der Akkommodationsamplitude mit dem Alter [20]. Als mögliche Ursachen der Presbyopie werden eine abnehmende Elastizität der Linse, eine Verbreiterung des äquatorialen Durchmessers der Linse, Alterationen im elastischen Anteil der Bruch-Membran und/ oder eine Veränderung des Ziliarmuskels angesehen [21, 25]. Im Rahmen der Kataraktchirurgie wird in der Regel eine faltbare intraokulare Linse (IOL) in den Kapselsack in der Hinterkammer des Auges implantiert. Die postoperative Fibrose und Kontraktion des Kapselsacks führt zu einer festen Anheftung der Linsenkapsel an die IOL-Haptik und -Optik [11], sodass die IOL postoperativ einen festen Platz in der Hinterkammer einnimmt. Da sich die Form der IOL-Optik während der Kontraktion des Ziliarmuskels nicht ändert, galt bislang allgemein, dass ein pseudophakes Auge nicht akkommodieren kann. Durch eine postoperative enge Pupille und einen leichten myopen Astigmatismus gegen die Regel erlangten einige pseudophake Augen postoperativ eine Tiefenschärfe [9, 12], die einen guten unkorrigierten Fern- und Nahvisus bot (Pseudoakkommodation). Multifokale IOL bieten ebenfalls eine gewisse Unabhängigkeit von der Brille durch Verteilung des einfallenden Lichtes auf mehrere Brennpunkte. Die simultane Abbildung mehrerer Bilder auf der Retina führt jedoch mitunter zur Wahrnehmung von Lichtsensationen [2, 10]. Springer-Verlag 2002 Der Erstautor hat kein finanzielles Interesse an irgendeinem in diesem Artikel erwähnten Gerät oder Gegenstand. Der Koautor hat ein finanzielles Interesse an den in diesem Artikel erwähnten Geräten der Firma Carl Zeiss Meditec. Priv.-Doz. Dr. H. Burkhard Dick Augenklinik der Johannes Gutenberg- Universität, Langenbeckstraße 1, Mainz bdick@mail.uni-mainz.de Der Ophthalmologe

2 Ophthalmologe : DOI /s Leitthema: Akkommodative Intraokularlinsen H. B. Dick St. Kaiser Dynamic aberrometry during accommodation of phakic eyes and eyes with potentially accommodative intraocular lenses Abstract Since the introduction of potentially accommodative intraocular lenses (IOLs), it was hard to perform an objective evaluation of the accommodative amplitude in pseudophakic eyes. Laser interferometric measurements were performed to evaluate anterior chamber depth changes, which provides information on the functionality of potentially accommodative IOLs. By means of wavefront analysis, the dynamic behaviour of potentially accommodative IOLs can be determined. All measurements in this study were performed using a Hartmann-Shack aberrometer at a frequency of 7 Hz. Six to 8 weeks after implantation of potentially accommodative IOLs (CrystaLens AT-45, C&C Vision, 1CU, Humanoptics), 43 eyes were investigated using this dynamic wavefront analysis. Patients focussed at a distance target for 10 s, followed by focussing at a near target for 10 s and then again at a distance target for a further 10 s. During these 30 s, a total of 200 single measurements were performed.the same measurements were also conducted in healthy eyes of young persons as well as in eyes after implantation of standard IOLs for comparative purposes.the dynamic course of changes in low-order aberrations (defocus, astigmatism) as well as high-order (e.g., fourth-order spherical aberration) were analysed. Dynamic wavefront analysis allowed objective and observer-independent measurement of changes in accommodation in phakic and pseudophakic eyes. Dynamic aberrometry is capable of objectively quantifying the effect of any surgical option for the treatment of presbyopia.we recommend use of this technology in addition to the common psychophysical examinations to attain objective information on the efficacy of the treatment modality used. Keywords Dynamic aberrometry Accommodation Accommodative intraocular lenses Abb. 1 Schematische Darstellung des Messprinzips eines Hartmann-Shack- Aberrometers: Geringenergetisches Laserlicht wird von der Fovea reflektiert, passiert die optischen Augenstrukturen als austretende Wellenfront und trifft dann zur Analyse auf ein Linsenarray zur Bestimmung der Abweichung der austretenden Wellenfront von der idealen Wellenfront Einigen Untersuchungen zu Folge ist wohl auch im höheren Alter der Ziliarmuskel durchaus in der Lage vergleichsweise gut zu kontrahieren [34, 41]. Eine echte pseudophake Akkommodation würde durch die Ziliarmuskelkontraktion induziert. Im Idealfall würde die Linsenkapsel erhalten bleiben und mit einer elastischen Substanz aufgefüllt, und die Linse ändert dann ihre Form ähnlich der der jungen Linse. In tierexperimentellen Studien traten jedoch bislang bei dem Linsenersatz [37] einige Schwierigkeiten auf (u. a. Nachstar, richtige Brechkraft, Operationstechnik). Bislang waren die Optiken der IOL nicht elastisch genug, ihre Form bei einer entsprechenden Ziliarmuskelkontraktion zu ändern. Eine pseudophake Akkommodation kann nur erreicht werden durch Verwendung spezieller IOL, die eine Bewegung der Optik entlang der optischen Achse des Auges ermöglichen [36]. Diverse Versuche wurden jüngst unternommen, um eine pseudophake Akkommodation zu erreichen [22]. Das zugrunde liegende Konzept der meisten potenziell akkommodierenden IOL beinhaltet eine Vorwärtsbewegung der Optiken im Verhältnis zu den Haptiken. Ein neues potenziell akkommodierendes IOL-Modell basiert auf der magnetischinduzierten anteroposterioren Bewegung des gesamtem IOL-Kapselsackdiaphragmas [39]. Akkommodation und Aberrationen Jeder Versuch der Verbesserung der Optik des Auges mit individualisierter Korrektur kann nur dann von Vorteil sein, wenn die Aberrationen des Auges relativ stabil sind [1]. Die Wellenfront des Auges und die zugehörige Point-spread- Funktion fluktuieren jedoch temporär [6]. Der Fokus des Auges zeigt Fluktuationen während der Akkommodation mit Ampituden von etwa 0,03 0,5 Dioptrien und Frequenzen von bis zu 5 Hz. Die Amplituden- und Frequenzcharakteristika hängen unter anderem vom mittleren Akkommodationsniveau, der Pupillenweite und dem Fixationsobjekt ab [24, 26, 40, 43]. Obwohl diese Mikrofluktuationen in vielen Studien beschrieben wurden [32, 33], ist über die Stabilität anderer monochromatischer Aberrationen wie beispielsweise Koma oder sphärische Aberration nur sehr wenig bekannt. Das Verfahren der Wellenfrontanalyse ist schon seit dem 19. Jahrhundert bekannt.allerdings hat erst der jüngste technische Fortschritt u. a. in der Halbleitertechnik eine Anwendung in der Ophthalmologie möglich gemacht. Inzwischen sind die sog. Aberrometer auch kommerziell verfügbar und liefern eine umfassende Analyse der optischen Fehler des menschlichen Auges. Die Fähigkeit Aberrationen höherer Ordnung des Auges zu messen, eröffnet neue Möglichkeiten [31]. So ist es denkbar, dass diese Aberrationen durch eine statische Kompensationsmethode wie 826 Der Ophthalmologe

3 z. B. die individualisierte wellenfrontgestützte Anfertigung einer Kontaktlinse oder Intraokularlinse oder auch die photoablative Korrektur an der Hornhaut (z. B. mit Excimer-Laser) korrigiert werden. Die Effektivität derartiger Methoden scheint durch die Dynamik der Aberrationsänderungen des Auges limitiert zu sein. Frühere Methoden der Messung der Aberrationen des Auges (wie u. a. das Aberroskop, erste Hartmann-Shack-Wellenfrontsensoren, erste Tscherning-Wellenfrontsensoren, ortsauflösende Refraktometer) können nur die statischen Eigenschaften der Aberrationen messen [1, 45]. Eigener methodischer Ansatz Bis vor kurzem wurde die Wellenfontanalyse weitestgehend in Verbindung mit der refraktiven Laserchirurgie der Hornhaut gesehen. Hier werden die aus der Wellenfrontaberration resultierenden optischen Wegdifferenzen direkt in ein Ablationsprofil umgerechnet. Im Gegensatz hierzu war es das Ziel eigener Untersuchungen, die Funktion potenziell akkommodativer IOL objektiv mit einem Aberrometer über längere Zeit zu messen. Dabei wurde sowohl das dynamische Verhalten der Aberrationen niedriger Ordnung (Sphäre und Zylinder) als auch das der Aberrationen höherer Ordnung untersucht. Erste dynamische Akkommodationsmessungen an wenigen phaken Augen wurden mit dem Tracey-Wellenfrontaberrometer von Pallikaris und Mitarbeitern durchgeführt [38]. Erste Ansätze zur Erfassung des Akkommodationseffekts potenziell akkommodativer IOL wurden durch Messungen der Abb. 3 Dreidimensionale Darstellung der Intensitätsverteilung der Messpunkte nach Messung mit dem Aberrometer Vorderkammertiefe mittels Ultraschallbiometrie und Laserinterferenzbiometrie (IOLMaster, Carl Zeiss Meditec, Jena) verfolgt. Die Genauigkeit und Auflösung der Ultraschallbiometrie beträgt etwa µm im Vorderabschnitt. Die teilkohärenzinterferometrische Augenlängenmessung ist derzeit mit dem sog. IOLMaster der Firma Zeiss nicht möglich, da mit diesem Gerät die Vorderkammertiefenmessung lediglich bildanalytisch ausgewertet, jedoch nicht exakt gemessen wird. Untersuchungen mit einem speziell angefertigten Teilkohärenzinterferometer zeigten eine unterschiedlich ausgeprägte anteroposteriore Verlagerung verschiedener IOL nach topischer Gabe von Pilokarpin bzw. Zyklopentolat, was die Situation im Auge bei der Akkommodation pharmakologisch simuleren soll [15, 17]. Eine dynamische Messung pseudophaker Augen ist auch hier derzeit nicht möglich. Abb. 2 Sensorbild mit Punktverteilungsmuster eines Hartmann-Shack- Aberrometers Durch die nachfolgend beschriebene Sonderfunktion eines neuen Aberrometers war eine automatische Messung der dynamischen Wellenfrontänderungen mit einer Frequenz von 7 Hertz möglich, sodass eine Beschreibung der über die Defokus-Fluktuationen hinausgehenden Aberrationen des phaken und pseudophaken Auges erstmalig möglich ist. Die im Folgenden beschriebenen Untersuchungsergebnisse wurden durch Verwendung der WASCA Workstation (Carl Zeiss Meditec, Jena) durchgeführt. Dieses Aberrometer (Wavefront Sciences) verwendet einen Hartmann-Shack-Sensor [23], um die optischen Aberrationen des Auges zu analysieren. Ein einfallender Messtrahl, der von einer Superluminiszenzdiode erzeugt wird (850 nm, 45 µw), erzeugt einen Spot auf der Retina, der als Punktlichtquelle dient. Die von dieser Punktlichtquelle ausgehende Wellenfront legt durch das Auge in Gegenrichtung denselben Weg zurück wie normalerweise einfallendes Licht (Abb.1). Die austretende Wellenfront beinhaltet alle Informationen über die Aberrationen des optischen Systems des vermessenen Auges. Die Ausdehnung der Wellenfront wird durch den aktuellen Pupillendurchmesser während der Messung bestimmt. Bei einem nicht akkommodierenden, idealen emmetropen Auge wäre die austretende Wellenfront eben, bei einem rein myopen Auge konvergent und bei einem rein hyperopen Auge divergent. Aberrationen höherer Ordnung resultieren in einer komplexeren Wellenfrontgeometrie [44]. Der Ophthalmologe

4 Leitthema: Akkommodative Intraokularlinsen Die austretende Wellenfront wird über die Hornhautebene auf den Hartmann-Shack-Sensor abgebildet. Dieser Sensor besteht aus einem Mikrolinsenarray und einem CCD-Chip in dessen Fokusebene. Das Linsenarray besteht bei der WASCA Workstation aus 1452 Mikrolinsen (44 33), die Sensorfläche beträgt 6,3 4,8 mm. Jede dieser Mikrolinsen bildet einen Teil der einfallenden Wellenfront auf dem CCD-Chip ab, sodass insgesamt ein Muster von Fokusspots auf der CCD- Fläche ensteht (Abb. 2). Dieses Muster enthält die Informationen über Form und Intensität der Wellenfront (Abb. 3), wobei die Auflösung durch die Anzahl der Mikrolinsen limitiert ist. In einer 7 mm weiten Pupille liegen beispielsweise ca. 800 Messpunkte. Der normale Messvorgang mit der WASCA Workstation ist mit einer Hornhauttopographiemessung vergleichbar. Die Fokussierung und Zentrierung wird mit Hilfe eines Live-Videobildes vorgenommen. Bei einer statischen Einzelmessung führt das System eine Autorefraktion durch, um die Refraktion des Patienten zu präkompensieren, da der Dynamikbereich des Sensors nicht den gesamten Messbereich des Gerätes abdeckt. Diese Autorefraktion wird während der dynamischen Messung nicht durchgeführt, um eine möglichst hohe Messfrequenz zu erreichen. Aus diesem Grund wurden vor der eigentlichen Messung zwei statische Messungen vorgenommen, um die Nah- und Fernrefraktion zu bestimmen. Der Mittelwert dieser beiden Messungen wurde zur manuellen Präkompensation voreingestellt. Um die akkommodationsbedingten Änderungen der Wellenfront zu erfassen, reichte dann der Dynamikbereich des Hartmann-Shack-Sensors aus. Die verwendete WASCA Workstation erlaubt sequenzielle Messungen in einem zeitlichen Abstand von 140 ms, was etwa einer Frequenz von 7 Hz entspricht. Während der dynamischen Messung werden die Sensordaten zunächst nur ausgelesen und gespeichert, jedoch noch nicht analysiert. Es wurde jeweils über ein Intervall von ca. 30 s vermessen, währenddessen 200 sequenzielle Einzelmessungen erfolgten. Die Patienten fokussierten zu Beginn der Messung auf das LED-Objekt in der Ferne (4 m), nach 10 s auf das Objekt in der Nähe (24 cm) und nach weiteren 10 s wieder auf das Objekt in der Ferne (4 m). Die gespeicherten Sensordaten wurden in einem separaten Schritt analysiert. Die Zernike-Koeffizienten wurden für die Aberrationen bis zur 4. Ordnung berechnet, der Analysedurchmesser entsprach dem jeweiligen Pupillendurchmesser. Die Datenbank der WASCA Workstation wurde in eine Tabellenkalkulation exportiert und dann weiter ausgewertet. Der Akkommodationsstimulus erfolgte auf das nicht vermessene Auge unter Verwendung von externen Fixationsobjekten. Da diese Konfiguration keine exakte koaxiale Messung gewährleisten kann, wurde die Position der Fixationsobjekte vor jeder Messung individuell so eingestellt, dass beim Umschalten von Fern- auf Nahakkommodation keine Verschiebung der Wellenfront auftrat. Dieses wurde auch durch die abgespeicherten Offset-Werte des Wellenfrontzentrums kontrolliert. Abb. 4 a Rasterelektronenmikroskopische Übersichtsaufnahme der potenziell akkommodativen faltbaren 1CU-Intraokularlinse (HumanOptics, Erlangen) aus hydrophilem Acrylat. b Optik-Haptik- Übergangsbereich der 1CU-IOL mit Verdünnung in diesem Bereich (rasterelektronenmikroskopische Aufnahme) Abb. 5 a Rasterelektronenmikroskopische Übersichtsaufnahme der potenziell akkommodativen faltbaren CrystaLens AT-45 Silikon-Intraokularlinse (C&C Vision). b Optik-Haptik-Übergangsbereich der CrystaLens-IOL mit scharnierartiger Verdünnung in diesem Bereich (rasterelektronenmikroskopische Aufnahme) Untersuchte potenziell akkommodierende Intraokularlinsen Untersucht wurde die einstückige CEzertifizierte Hinterkammerlinse 1CU (Fa. HumanOptics, Erlangen) aus hydrophilem Acrylat (Abb. 4a), die von K.D. Hanna auf der Basis eines Finite-Element-Modells konzipiert wurde [29]. Das bikonvexe Implantat mit UV-Filter weist einen Optikdurchmesser von 5,5 mm und einen Gesamtdurchmesser von 9,8 mm auf. Die IOL weist insgesamt 4 gegenüberliegende Haptiken auf, die am Optik-Haptik-Übergang eine Verjüngung aufweisen (Abb. 4b). Der refraktive Index beträgt 1,46; die geschätzte A-Konstante (für den IOLMaster) beträgt 118,1. Der Brechkraftbereich dieser IOL erstreckt sich von +16 D bis +26 D in 0,5-Dioptrien-Schritten, wobei weite- 828 Der Ophthalmologe

5 re Brechkräfte nach entsprechender Anforderung erhältlich sind. Weiterhin wurde die Silikon-IOL CrystaLens Typ AT-45 (C&C Vision, Aliso Viejo, Kalifornien, USA) mit Silikonplattenhaptik und Haptikenden aus Polyamid untersucht (Abb. 5a). Das Design dieser IOL mit 11,5 mm Gesamtdurchmesser soll eine anteroposteriore Bewegung der Linse entlang der Achse des Auges ermöglichen [7]. Der Gesamtdurchmesser der Plattenhaptik-IOL ist in der Regel bereits intraoperativ größer als der Kapselsack, und die IOL ist im Übergangsbereich von Optik zur Plattenhaptik scharnierartig verdünnt (Abb. 5b). Diese Konfiguration führt bei der 4,5-mm-Optik zu einer Nachhintenverlagerung, sobald die IOL in dem Kapselsack implantiert wurde [8]. Damit keine Luxation der Optik nach anterior durch die Pupille im Sinne eines Iriscaptures erfolgt, muss unmittelbar postoperativ und am ersten postoperativen Tag ein Tropfen Atropin topisch appliziert werden. Der theoretische Wirkmechanismus dieser CrystaLens-AT-45-IOL basiert auf der Vorstellung, dass es mit der Akkommodation zu einer Umverteilung des Ziliarkörpervolumens kommt, die zu einer Durchbeulung nach posterior und entsprechendem Druck auf den peripheren Glaskörper führt, sodass der Glaskörperdruck konsekutiv ansteigt ( Dies soll die Abb. 6 Dynamische Änderung der Refraktion während der Akkommodation bei einem phaken Auge. Die Änderung beträgt im sphärischen Äquivalent etwa 3,5 Dioptrien Abb. 7 Änderung der sphärischen Aberration (Zernike 4/0) während der Akkommodation bei einem phaken Auge Optik der IOL in der optischen Achse nach vorne schieben, sodass eine stärker brechende IOL resultiert, wodurch ein guter Visus in der Nähe, im Zwischenbereich und in der Ferne ermöglicht werden soll. Ein anderer Wirkmechanismus wird für die einstückige potenziell akkommodierende Acrylat-IOL 1CU angenommen. Die Entspannung der Zonulafasern führt zu einer Entspannung des Kapselsacks. Die Haptiken drehen sich durch die Ziliarmuskelkontraktion nach Abb. 8 Dynamische Änderung der Refraktion bei einem pseudophaken Auge 7 Wochen nach Implantation der potenziell akkommodativen 1CU-IOL (junger Patient; Partnerauge: klare Linse, Refraktion im sphärischen Äquivalent von 2,5 Dioptrien). Es findet sich eine gut reproduzierbare Refraktionsänderung von etwa 0,7 Dioptrien Abb. 9 Nahezu konstanter Verlauf der sphärischen Aberration (Zernike 4/0) während des Untersuchungsverlaufs von 30 s bei einem pseudophaken Auge nach Implantation der 1CU-Faltlinse 7 Wochen postoperativ anterior und sollen so die Kraftverhältnisse im Scharnierbereich ändern, was zu einer Vorwärtsbewegung der IOL- Optik über den Scharnierbereich im Optik-Haptik-Übergang der 4 Haptiken führt ( Dynamische Aberrometrie phaker und pseudophaker Augen Um den Messaufbau zu testen, wurden zunächst mehrere gesunde phake Augen junger Patienten dynamisch mit dem Aberrometer vermessen. Diese Messungen wurden auch als Vergleich herangezogen, um charakteristische Unterschiede zwischen der physiologischen phaken Akkommodation und der pseudophaken Akkommodation nach Implantation einer potenziell akkommodativen IOL zu untersuchen. Abbildung 6 zeigt die dynamische Änderung der Refraktion bzw. der Defokus-Komponente für die oben beschriebene Messsequenz. Charakteristisch ist der starke Anstieg der sphärischen Aberration während der Nahakkommodation beim phaken Auge (Abb. 7). Unabhängig vom Ausgangswert während der Fernakkommodation war bei allen phaken Augen dieses Verhalten zu beobachten. Als ursächlich hierfür darf die Änderung der Linsenkurvatur während der Akkommodation angesehen werden. Die Zernike-Koeffizienten sind in der Der Ophthalmologe

6 Leitthema: Akkommodative Intraokularlinsen Abb. 10a c Beispielhafte Ausschnitte aus einer Aufzeichnung der dynamischen Änderung der kompletten Wellenfront, der Wellenfrontfehler höherer Ordnung und der Zernike-Polynome (3. und 4. Ordnung) bei einem phaken Auge: a beim Blick auf ein Fixationsobjekt in der Ferne, b bei Fixation eines Objektes in der Nähe und c beim Blick auf ein Fixationsobjekt in der Ferne Malacara-Notation angegeben, d. h. bei einer positiven sphärischen Aberration ist die zentrale Brechkraft größer als die periphere Brechkraft [35]. Die Malacara- Notation bestimmt durch welchen Koeffizienten das jeweilige Polynom repräsentiert wird. Abbildung 8 zeigt das dynamische Verhalten der Refraktion eines Auges nach Implantation einer potenziell akkommodativen 1CU-IOL. Das Umschalten von Fernfokus auf Nahakkommodation und wieder zurück auf Fernfokus ist klar zu erkennen. Die Amplitude der Akkommodation ist offenbar durch die Longitudinalverschiebung der Linsenoptik determiniert. Im Gegensatz zu den Ergebnissen bei phaken Augen war die sphärische Aberration während der dynamischen Wellenfrontanalyse nahezu konstant (Abb. 9).Während der Nahakkommodation konnte bei einigen Messungen eine Verminderung der Amplitude der sphärischen Aberration beobachtet werden, die aber durch die Verringerung des Pupillendurchmessers erklärbar ist [27, 42]. Abgesehen von der Amplitude der Akkommodation ist dieses der signifikanteste Unterschied zur natürlichen Akkommodation. Offenbar ändert sich die Kurvatur der potenziell akkommodativen IOL bei der Akkommodation nicht, wohingegen es bei der Akkommodation des natürlichen Auges zu einer deutlichen Kurvaturzunahme der Linsenvorderfläche kommt, was sich in der Zunahme der sphärischen Aberration ausdrückt. Durch die Verwendung eines externen Fixationsobjektes konnte nicht in allen Fällen eine präzise koaxiale Messung gewährleistet werden. Aus diesem Grund erscheint eine abschließende Bewertung der Tilt- und Komakoeffizienten nicht sinnvoll. Des Weiteren ist mit dieser Konfiguration nur bedingt eine Aussage über den tatsächlichen Akkommodationshub möglich (z. B. Seidel-Umrechnung erforderlich). Eine in Entwicklung befindliche Geräteversion mit internem Fixations- und Akkommodationsobjekt wird eine optimierte Messung ermöglichen. Die Änderungen der Wellenfront werden in der Gesamtdarstellung eindrücklich wiedergegeben: Bei einem phaken Auge zeigt die komplette Wellenfront ein einheitliches Bild beim Blick in die Ferne sowohl vor der Nahakkommodation als auch danach, wohingegen sich bei der Nahakkommodation eine deutliche Änderung zeigte. Die Wellenfront höherer Ordnung nahm die für die Akkommodation typische Form eines mexikanischen Sombrerro-Huts an (Abb. 10a c). Auch die Aberrationen der 4. Ordnung nahmen in diesem Beispiel zu (Abb. 10b), wohingegen die Aberrationen höherer Ordnung sich nach Implantation einer potenziell akkommodativen IOL während des Akkommodationsvorganges kaum änderten. Eine Änderung der Refraktion von 1, Der Ophthalmologe

7 gehalten werden konnte. Diese Patienten mit initialem Akkommodationseffekt, der dann mit der Zeit nachließ, berichteten auch, dass sie zwar einzelne Buchstaben oder Zahlen in der Nähe unkorrigiert erkennen könnten, aber ein längeres Lesen über die Zeit nicht möglich sei. Die Änderungen der Aberrationen höherer Ordnung während der Akkommodation war sehr variabel. Offenbar tragen aber zusätzliche Faktoren wie Änderungen anderer Aberrationen höherer Ordnung als die shärische Aberration (z. B. Koma) zur Funktionalität der verschiedenen potenziell akkommodativen IOL bei. Bei den vermessenen Augen mit implantierter dreistückiger faltbarer Standard-IOL aus hydrophobem Acrylat sowie falbarer multifokaler Silikon-IOL konnte mit der dynamischen Wellenfrontanalyse kein Akkommodationseffekt nachgewiesen werden. Eine abschließende Beurteilung des akkommodativen Potenzials dieser IOL ist aufgrund der geringen Probandenzahl jedoch nicht möglich. Aktueller Kenntnisstand und kritische Bewertung Abb. 11a c Beispielhafte Ausschnitte aus einer Aufzeichnung der dynamischen Änderung der kompletten Wellenfront, der Wellenfrontfehler höherer Ordnung und der Zernike-Polynome (3. und 4. Ordnung) bei einem pseudophaken Auge mit potenziell akkommodativer IOL: a beim Blick auf ein Fixationsobjekt in der Ferne, b bei Fixation eines Objektes in der Nähe und c beim Blick auf ein Fixationsobjekt in der Ferne comb. 0,36/134 auf 2,69 comb. 0,62/ 141 bei der Akkommodation in die Nähe war objektiv reproduzierbar nach Implantation einer 1CU-IOL und pendelte sich beim Blick in die Ferne wieder auf 1,63 comb. 0,5/120 ein (Abb. 11, gleiches Auge wie Abb. 8 und 9). Bei einigen pseudophaken Augen mit potenziell akkommodativer IOL wurde bis zum Maximum des Akkommodationseffektes einige Zeit benötigt (Abb. 12), wohingegen bei anderen Augen mit potenziell akkommodativer IOL der Akkommodationseffekt nicht über die Zeit Mit Vorsicht ist die Äußerung zu beurteilen, dass bei ausbleibendem Akkommodationseffekt nach Implantation einer potenziell akkommodativen IOL immerhin eine gute Standardlinse implantiert worden sei. Weder für die 1CU-IOL noch für die CrystaLens-IOL wurde bislang eine Nachstarinhibition nachgewiesen [13]. Die Langzeitstabilität und Biokompatibilität der verwendeten Biomaterialien ist noch abzuwarten, wobei diesbezüglich keine gravierenden Überraschungen zu erwarten sind. Jüngst wurde von einigen wenigen Kollegen in extrem seltenen Fällen über ein Vorwärtsklappen der 1CU-Haptiken nach Kapselsackschrumpfung berichtet, sodass mitunter die 1CU-IOL ausgetauscht werden musste (Rupert Menapace, Stephane Ganem, Günther Grabner, persönliche Mitteilungen). Auch ein akzidentelles Vorwärtsbeulen der CrystaLens AT-45 durch die Pupille wurde bereits beschrieben [28]. In unserem Patientenkollektiv wurden derartige Komplikationen über einen Nachbeobachtungszeitraum von 6 Monaten bislang nicht beobachtet. Ursächlich dafür könnte die bei allen von uns ope- Der Ophthalmologe

8 Leitthema: Akkommodative Intraokularlinsen rierten Augen vorgenommene zirkuläre Politur der Rückfläche der Vorderkapsel oder die zentriert zur Optik ausgerichtete Kapsulorhexis sein (Kontakt der Vorkapsel mit der Hinterkapsel). Kein Auge musste einer Nd:YAG-Kapsulotomie wegen Nachstar bei einem Nachbeobachtungszeitraum von mindestens 6 Monaten unterzogen werden. Visusbedrohende Komplikationen traten bislang nicht auf. Kein Patient klagte über eine erhöhte postoperative Blendungsempfindlichkeit oder Lichtsensationen, die postoperativ neu aufgetreten seien. Jeder Patient wurde explizit diesbezüglich postoperativ befragt. Die postoperative Patientenzufriedenheit war sehr hoch. Die Abweichung der Refraktion von der Zielrefraktion bei Verwendung des IOLMasters war bei 43 Augen 6 Monate nach Implantation der 1CU-IOL gering (Abb. 13), was die Verwendung der adjustierten individualisierten A-Konstanten nahelegt. Die Refraktion blieb über den Zeitraum von 6 Monaten stabil (Abb. 14).Alle Augen erreichten einen Abb. 12 Zeitliche Änderung der Refraktion (Sphäre, Zylinder, sphärisches Äquivalent) während des Untersuchungsvorgangs (Ferne Nähe Ferne) bei einem pseudophaken Auge mit potenziell akkommodativer IOL Abb. 13 Abweichung der erreichten Refraktion nach 6 Monaten von der Zielrefraktion nach Implantation der 1CU-IOL unkorrigierten Fernvisus von 0,5 und besser (Abb. 15), wobei einschränkend hinzugefügt werden muss, dass eine potenziell akkommodative IOL nur in ansonsten gesunde Augen mit einem präoperativen Interferenz-Retinometer-Visus von mindestens 0,63 implantiert wurde. Bezüglich der von anderen Arbeitsgruppen bereits publizierten Ergebnisse des fernkorrigierten Nahvisus von Augen mit potenziell akkommodativer IOL und unseren dynamischen Akkommodationsmessungen ergeben sich mitunter deutliche Unterschiede [8, 29, 30]. So sollen die Patienten nach Implantation der potenziell akkommodativen CrystaLens-IOL überwiegend einen besseren Nahvisus erreicht haben als Patienten mit einer multifokal progressiv asphärischen Intraokularlinse vom Typ Array. In der Studie von Cumming und Mitarbeitern fehlen jedoch beispielsweise entscheidende Angaben zur postoperativen Refraktion und ob beispielsweise die nachuntersuchenden Personen informiert waren über den Linsenstatus der Patienten [8]. Die Diskrepanzen könnten aber unter anderem auch darin begründet sein, dass in unserem Versuchsaufbau die Augen beim Blick geradeaus untersucht wurden, was nicht der natürlichen Kopfhaltung beim Lesen mit Senkung des Kopfes nach unten entspricht. Denkbar wäre auch, dass sich der Linsenkapsel-IOL-Komplex aufgrund der Gravitation beim Blick nach unten bei Kopfsenkung nach anterior bewegt. Auch sind Pseudoakkommodationseffekte durch eine alleinige Brillenkorrektur nicht gänzlich auszuschließen.weiterhin ist noch unklar, ob auch andere IOL-Modelle mit flexiblen Haptiken ohne speziell als potenziell akkommodative IOL konstruiert worden zu sein eine gewisse Beweglichkeit im vorderen Augensegment aufweisen. Prospektive, randomisierte, Abb. 14 Stabilität der Refraktion nach Implantation der 1CU-IOL über einen Nachbeobachtungszeitraum von 6 Monaten 832 Der Ophthalmologe

9 Abb. 15 Unkorrigierter Fernvisus nach Implantation der 1CU-IOL während des Untersuchungszeitraums von 6 Monaten maskierte Vergleichsstudien erscheinen unabdingbar, um Aufschluss darüber zu geben, welche IOL in welchem Prozentsatz eine gewisse Akkommodation bietet. Schlussbetrachtung Frühere Methoden der Messung der Aberrationen des Auges konnten nur die statischen Eigenschaften des Auges erfassen. Das verwendete Aberrometer erfasst den dynamischen Akkommodationsprozess und erteilt detaillierte Informationen über die entsprechenden dynamischen Änderungen. Die optische Qualität des phaken Auges ist am besten im Ruhepunkt der Akkommodation. Die Aberrationen des Auges steigen sowohl bei Fixation eines Objektes in der Nähe als auch in der Ferne an. Erstmalig sind nun Änderungen sowohl in der Refraktion einschließlich Sphäre, Zylinder und zugehöriger Achse als auch Änderungen der Pupillenweite und Aberrationen objektiv und automatisch bei Messfrequenzen von 7 Hz bei pseudophaken Augen zu messen. Informationen zur Änderung der Gesamtwellenfront wie auch der individuellen Aberrationen wurden ermittelt. Die bei einigen Augen beobachteten Änderungen der Brechkraft sind sehr wahrscheinlich auf eine anteroposteriore Bewegung der potenziell akkommodativen IOL zurückzuführen, nicht jedoch auf eine Änderung der Kurvatur der IOL-Optik. Bei 28 von 43 pseudophaken Augen mit einer potenziell akkommodativen IOL wurde eine Akkommodationsamplitude unterschiedlicher Höhe ermittelt, mit einer Spannweite bei den Augen mit nachweisbarer Akkommodation von 0,25 bis maximal 1 Dioptrie (Mittelwert: 0,46 D). Somit existieren unabhängige Messergebnisse, dass eine Akkommodation bei Pseudophakie prinzipiell möglich ist, wenn auch bislang in begrenzter Höhe. Der akkommodative Effekt nach Implantation einer potenziell akkommodativen IOL kann jedoch nicht jedem Patienten garantiert werden, da bei einigen Patienten nach Implantation einer potenziell akkommodativen IOL kein oder nur ein minimaler Effekt nachweisbar war. Als Ursache hierfür kommen mehrere Gründe in Betracht: u. a. Inkongruenz von Kapselsackdurchmesser zu IOL-Gesamtdurchmesser, ungünstger Kapsulorhexisdurchmesser in Relation zur Optik-Haptik-Übergangszone, zunehmende Kapselsackschrumpfung bzw. Fibrosierung, verflüssigter Glaskörper, Abhebung des hinteren Glaskörpers, intraoperative Änderung der Elastizität der Zonulafasern. Mit der dynamischen Aberrometrie wird die pseudophake Akkommodation gemessen. Die Lesefähigkeit eines Patienten nach Implantation einer potenziell akkommodativen IOL wird jedoch von weiteren Faktoren beeinflusst (u. a. Pseudoakkommodation, Aberrationen höherer Ordnung wie Koma, Verschiebung des Linse beim Blick nach unten), was die Differenz der objektiv gemessenen Akkommodation und der tatsächlichen postoperativen Lesefähigkeit erklärt. Die dynamische Wellenfrontmessung erlaubt ein besseres Verständnis der Funktionsweise und Effektivität potenziell akkommodativer IOL und erlaubt eine objektive Messung der physiologischen Akkommodation. Die physiologische Akkommodation unterscheidet sich deutlich von der pseudophaken Akkommodation, so geht sie beispielsweise immer auch mit einem Anstieg der sphärischen Aberration einher. Die gut reproduzierbare Messung ermöglicht eine Beschreibung der Änderungen der Aberrationen des pseudophaken Auges, die über Defokus hinausgehen, und erlaubt eine unabhängige Untersuchung der Funktionalität akkommodativer IOL sowie vieler anderer refraktiv-chirurgischer Verfahren zur Behandlung der Presbyopie unabhängig von deren angenommener Funktionsweise. Literatur 1. 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