Aus der Augenklinik im Universitätsklinikum Knappschaftskrankenhaus Bochum GmbH der Ruhr-Universität Bochum Direktor: Prof. Dr. med. H. B.

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1 Aus der Augenklinik im Universitätsklinikum Knappschaftskrankenhaus Bochum GmbH der Ruhr-Universität Bochum Direktor: Prof. Dr. med. H. B. Dick Vergleich zur Messung des vorderen Augenabschnittes (Hornhautdicke, Vorderkammertiefe und Linsendicke) anhand des Visante OCTs und des AC Masters Inaugural-Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Medizin einer Hohen Medizinischen Fakultät der Ruhr-Universität Bochum vorgelegt von Nina Julia Sou-Yon Boeckmann geboren in Berlin 2013

2 Dekan: Prof. Dr. K. Überla Referent: Prof. Dr. H.B. Dick Koreferent: Prof. Dr. K.P. Steuhl Tag der Mündlichen Prüfung:

3 1 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Einführung Bedeutung der Hornhautdickenmessung Bedeutung der Vorderkammertiefenmessung Bedeutung der Linsendickenmessung Grundlagen Der vordere Augenabschnitt Die Vorderkammertiefe Die Hornhaut (Kornea) Die Linse Die Bedeutung von kontaktlosen Biometriegeräten zur Bestimmung des vorderen Augenabschnitts Zielsetzung Material und Methoden Einschlusskriterien Ausschlusskriterien Die Untersuchung Die Messgeräte Statistische Analyse Ergebnisse Diskussion Vorteile des Visante OCTs Nachteile des Visante OCTs Vorteile des AC Masters Nachteile des AC Masters... 60

4 Gründe für signifikante Unterschiede zwischen den erhobenen Werten Zusammenfassung Literaturverzeichnis Danksagung Lebenslauf...

5 3 Abkürzungsverzeichnis % Prozent α Alpha β Beta γ Gamma & und µm Mikrometer µl Mikroliter Abb. Abbildung AC AC Master ACS anterior corneal surface ant. anterior ALS anterior lense surface bzw. beziehungsweise et al. et alii d.h. das heißt dpt Dioptrie DMEK Descemet Membrane endothelial keratoplasty DSAEK Descemet s stripping automated endothelial keratoplasty ECCE extracapsular cataract extraction g Gramm HHD Hornhautdicke IgA Immunglobulin A ICCE intracapsular cataract extraction ICL implantierbare Kontaktlinse IOL Intraokularlinse LASIK Laser-In-Situ-Keratomileusis LC-Display liquid crystal Display LD Linsendicke LED light-emitting diode mm Millimeter Max Maximum M. ciliaris Musculus ciliaris

6 4 Min Minimum N Anzahl OCT Visante OCT o.g. oben genannt OLCR Optical Low Coherence Reflectometry PCS posterior corneal surface PLS posterior lense surface post. posterior Proc. Processus s. siehe Tab. Tabelle UV ultraviolett VKT Vorderkammertiefe vs. versus Vv. Venae z.b. zum Beispiel

7 5 Tabellenverzeichnis Tabelle 1 Deskriptive Statistiken der HHD, VKT und LD Tabelle 2 Deskriptive Statistiken der Differenzen von HHD, VKT und LD zwischen AC Master und Visante OCT Tabelle 3 Korrelationen der HHD mit AC Master und Visant OCT Tabelle 4 Korrelationen der LD mit AC Master und Visante OCT Tabelle 5 Korrelationen der VKT mit AC Master und Visante OCT... 47

8 6 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1 Vordere und hintere Augenkammer, M. ciliaris und Linse (Augustin, 2007) Abbildung 2 Zeichnerische Darstellung eines H.E.-Präparats der Hornhaut (Welsch, 2003) Abbildung 3 Schichtaufbau des präkornealen Tränenfilms (Augustin, 2007) Abbildung 4 Aufbau der Linse (Kernzonen) (Sachsenweger, 2003) Abbildung 5 Lage der Linse (Sachsenweger, 2003) Abbildung 6 Mechanismus der Akkommodation (Sachsenweger, 2003) Abbildung 7 Veränderungen im Bereich der Vorderkammer und an der Iris nach Akkommodation (Sachsenweger, 2003) Abbildung 8 Das Prinzip der Interferometrie in der optischen Kohärenztomographie (Koop et al., 1997) Abbildung 9 Das Visante OCT, Ansicht aus Untersucherperspektive Abbildung 10 Darstellung des vorderen Augenabschnitts mit dem Visante OCT, Kornealreflex und Hornhautdicke markiert Abbildung 11 Markierung der Vorderkammertiefe mit Caliper im vorderen Augenabschnitt Abbildung 12 Markierung der Linsendicke mit Caliper im vorderen Augenabschnitt Abbildung 13 Der AC Master mit angeschlossenem Drucker, Ansicht aus der Perspektive des Untersuchers Abbildung 14 Videolivebild des Auges am AC Master (Gerätebeschreibung AC Master, 2004)... 32

9 7 Abbildung 15 Bild zur optimalen Geräteeinstellung auf den Patienten, 1: Fixierpunkt, 2: Beleuchtungs-LED (Gerätebeschreibung AC Master, 2004) Abbildung 16 Darstellung der Lichtreflexe am Monitor des AC Masters (Gerätebeschreibung AC Master, 2004) Abbildung 17 Das Auswerteprogramm des AC Masters, Darstellung der Messergebnisse (Gerätebeschreibung AC Master, 2004) Abbildung 18 Monitor des AC Masters Abbildung 19 Boxplot zur HHD-Messung Abbildung 20 Boxplot zur VKT-Messung Abbildung 21 Boxplot zur LD-Messung Abbildung 22 Scatterplot zur HHD-Messung Abbildung 23 Scatterplot zur LD-Messung Abbildung 24 Scatterplot zur VKT-Messung Abbildung 25 Bland-Altman-Plot zur Darstellung der Hornhautdicke Abbildung 26 Bland-Altman-Plot zur Darstellung der Vorderkammertiefe Abbildung 27 Bland-Altman-Plot zur Darstellung der Linsendicke... 51

10 8 1. Einleitung 1.1. Einführung Die bildhafte Darstellung sowie die Messmethoden des vorderen Augenabschnittes sind in den letzten Jahrzehnten erheblich weiterentwickelt worden und haben insbesondere der operativen Ophthalmologie zu besserer Darstellung und genaueren Kenntnissen der Anatomie verholfen (Buehl et al., 2006). Die akkurate Messung der Vorderkammertiefe (VKT), Hornhautdicke (HHD) und topographie, Linsendicke (LD) sowie Augenlänge haben parallel zu den Fortschritten in der Kataraktchirurgie und refraktiven Chirurgie, bei der Implantation von Intraokularlinsen, bei der Beurteilung der Akkommodationsfähigkeit und bei der Diagnostik und Therapie des Glaukoms an Bedeutung gewonnen Bedeutung der Hornhautdickenmessung Für die Planung und Durchführung der refraktiven Chirurgie zur Behandlung von Fehlsichtigkeiten gilt die zentrale Hornhautdicke als wichtigster Parameter. Die photorefraktive Keratektomie arbeitet mit einem Excimer-Laser mit der Wellenlänge von 192 nm, der das Corneaepithel und die Bowman-Membran bis zum Stroma abträgt, so dass die Hornhaut eine neue Oberflächenwölbung erhält und der verschobene Brennpunkt wieder korrekt auf der Retina zu liegen kommt. Myopien von 2-6 dpt und Astigmatismus können so korrigiert werden. Beim LASIK-Verfahren (Laser-In-Situ-Keratomileusis) wird mit einem Mikrokeratom oder Femtosekundenlaser eine äußere Hornhautlamelle einseitig eingeschnitten und der sogenannte Flap mit einer Dicke von ca µm zur Seite geklappt. Zur Refraktionsänderung wird das darunterliegende Stroma mittels eines Excimerlasers abgetragen. Anschließend kann der Flap wieder zurückgeklappt werden. Mit dieser Methode sind Myopien zwischen 2-8 dpt, Hyperopien bis 4 dpt und Astigmatismus bis 4 dpt ausgleichbar (Grehn S , Augustin S. 832).

11 9 Die Abtragung des Hornhautstromas ist jedoch begrenzt, da es bei einer zu dünnen Hornhaut zu einer Keratektasie kommen kann. Um das Risiko von Komplikationen nach LASIK-Operationen zu minimieren, ist daher die akkurate Bestimmung der Hornhautdicke unentbehrlich (Ho et al., 2007). Postoperativ können die Flapdicke und unregelmäßigkeiten und das residuelle Stromabett beurteilt werden (Donnenfeld, 2006, Ho et al., 2007). Eine Abnahme der Korneadicke wurde nach photorefraktiver Chirurgie beschrieben, eine Zunahme nach Kataraktoperationen (Doughty und Zaman 2000). Die Pachymetrie (Messung der Hornhautdicke) ist somit sowohl zur präoperativen Diagnostik als auch zur postoperativen Kontrolle unerlässlich und sollte auch intraoperativ genutzt werden (Genth et al., 2002). Bei der in den letzten Jahren entwickelten Operationsmethode der Hornhauttransplantation DSAEK (Descemet s stripping automated endothelial keratoplasty) wird nur ein Teil der Kornea transplantiert. Aus dem Spendermaterial wird eine µm dünne Schicht mit Descemet-Membran, Endothelzellen und Stroma herausgeschnitten. Aus der Hornhaut des Empfängers wird die Descemet-Membran herausgelöst (Stripping). Anschließend wird das Spendermaterial implantiert (Gimeno et al., 2010, Cursiefen et al., 2009). Eine Weiterentwicklung dieses Verfahrens ist die DMEK (Descemet Membrane endothelial keratoplasty), bei der isoliert die Descemet- Membran und Endothelzellen transplantiert werden. Sie ist ein selektives Verfahren zur Behandlung von Endothelerkrankungen wie z.b. Fuchs sche Endotheldystrophie, endotheliale Keratopathie oder pseudophake bullöse Keratopathie (Cursiefen und Kruse, 2010). Eine weitere Indikation bei der die Corneadicke gemessen wird, ist die moderne Glaukomdiagnostik und therapie. Die mit Applanationstonometern gemessenen Werte für den intraokulären Druck sind unter anderem abhängig von der Dicke der Hornhaut. Es besteht eine signifikante Korrelation (Hwang et al.,2012). Bei einer dünneren Kornea wird meist ein falsch niedrigerer intraokularer Druck gemessen, bei einer dickeren Kornea ein falsch höherer

12 10 Druck (Doughty und Zaman, 2000, Kohlhaas et al., 2006). Aus diesem Grund wurde eine Korrekturformel, die Dresdner Tabelle, entwickelt. Die Werte des intraokular gemessenen Drucks können somit an die Hornhautdicke angepasst werden und man erhält einen genaueren Wert (Kohlhaas et al., 2006). Des Weiteren hat der Diabetes mellitus Einfluss auf die Hornhautdicke. Es konnte an Patienten, die an Diabetes erkrankt sind, ein höherer Wert der Korneadicke gemessen werden (Busted et al., 1981, Olsen und Busted, 1981, Larsson et al., 1996). Bei einem über lange Jahre (über 10 Jahre) bestehendem Diabetes mellitus wurden zudem ein dünneres Endothel, jedoch mehr Zellpolymorphismen im Endothel gefunden (Lee et al., 2006). Des Weiteren beeinflussen Alter und Geschlecht ebenfalls die Hornhautdicke (Hwang et al., 2012). Die Pachymetrie ist bedeutsam bei Erkrankungen der Hornhaut wie z.b. Dystrophien, Hornhautödem, Keratokonus, Fuchs sche Endotheldystrophie oder Narben. Pathologien des Auges, insbesondere epitheliale Defekte, können zu Sehverschlechterungen führen, da sie Auswirkungen auf die Hornhautransparenz und dicke und somit auf die Refraktion haben (Wirbelauer et al., 2002). Zur Astigmatismuskorrektur besteht die Möglichkeit der bogenförmigen Keratotomie. Hierbei werden paarweise gegenüberliegende arcuate Inzisionen in der mittleren Peripherie angelegt. Damit soll eine Abflachung der Hornhaut im steilen Meridian und eine Aufsteilung im gegenüberliegenden Meridian erreicht werden. Um einen maximalen Effekt zu erzielen, sollte die Inzisionstiefe 90 % der geringsten Hornhauttiefe betragen (Kohnen S.185). Hierfür ist die präoperative Bestimmung der Hornhautdicke unabdingbar.

13 Bedeutung der Vorderkammertiefenmessung Für die genaue Implantation phaker Intraokularlinsen (IOL), die bei starken Refraktionsfehlern zum Zuge kommen, ist die Biometrie des vorderen Augenabschnittes notwendig. Für einen akkuraten Sitz und die möglichst genaue Wahl der Linsengröße müssen die Parameter am vorderen Augenabschnitt präoperativ ausgemessen werden. Die Linsen werden in die Vorderkammer gesetzt und stützen sich mit elastischen Bügeln im Kammerwinkel ab. Irisklauenlinsen verankern sich in der Iris, implantierbare Kontaktlinsen (ICL) sitzen hinter der Iris. Bei der Behandlung höhergradiger Myopien haben die phaken Inktraokularlinsen sehr gute Ergebnisse gezeigt (Goldsmith et al., 2005, Allemann et al., 2000, Baϊkoff, 2006). Um Komplikationen wie Dezentrierung, Rotation, Iritis, Irisatrophie, Endothelschäden, Sekundärglaukomen und eine Kataraktentwicklung zu vermeiden, die bei falsch gewählter Linsengröße auftreten können, muss die Vorderkammertiefe genau bestimmt werden (Kiraly und Duncker, 2012, Goldsmith et al., 2005, O`Brian und Awwad, 2002). Eine Voraussetzung für den Eingriff ist eine Vorderkammertiefe von 3 mm für Irisklauenlinsen und 2,8 mm für implantierbare Kontaktlinsen (Augustin S ). Das myope Auge hat meistens eine tiefere Vorderkammer. Ebenso hat das Alter einen Einfluss auf die Tiefe. Die Vorderkammertiefe nimmt im Laufe des Lebens ab (Allouch et al., 2005) Bedeutung der Linsendickenmessung Die Biometrie der Linse kann zur Identifikation von Fremdkörpern beitragen und Intraokularlinsen vermessen. Außerdem können traumatisch bedingte Verletzungen wie Perforation, Subluxationen und komplette Luxationen sowie Linsentrübung und -quellung beurteilt bzw. diagnostiziert werden (Augustin S. 1135). Es kann geprüft werden, ob die Linsenkapsel intakt ist.

14 12 Die Linsendicke kann bestimmt werden um die Funktion der Akkommodation zu untersuchen. Während des Akkommodationsvorgangs nehmen die Dicke und das Volumen der Linse zu, der Radius der Krümmung der Vorder- und Hinterfläche nimmt ab (Hermans et al., 2009). Somit ist die Linsenkapsel elastischen Formveränderungen ausgesetzt, die Linse ist nicht kompressibel (Sheppard et al., 2011). Mit dem Alter geht u.a. durch den Elastizitätsverlust, die Akkommodationsfähigkeit verloren, was in einer Presbyopie resultiert (Grehn S.146). Die Dicke der Linse korreliert mit einigen Faktoren, für deren Beurteilung ihre Messung erforderlich ist. Die Linsenfasern akkumulieren im Laufe des Lebens, so dass die Linse weiter wächst und dicker wird (Garcίa-Domene et al., 2011, Richdale et al., 2008). Neben dem Alter korreliert sie auch mit der Vorderkammertiefe und dem Kammerwinkel. Während das Volumen der Linse zunimmt, schrumpfen die Vorderkammer und der Kammerwinkel (Allouch et al., 2005). Des Weiteren konnten bei Patienten mit einem primären Engwinkelglaukom dickere Linsen mit verstärkter Wölbung gemessen werden (Nongpiur et al., 2011). Ein weiterer Einflussfaktor ist der Diabetes mellitus Typ I und die Dauer seiner Manifestation. Es konnte festgestellt werden, dass die Dicke der Linse und ihre Konvexität bei an Diabetes mellitus I Erkrankten signifikant höher und der Refraktionsindex niedriger ist (Wiemer et al., 2008). Die Beurteilung der Linse und ihrer Dicke ist ebenfalls für die Operationsvorbereitung in der Kataraktchirurgie hilfreich und wichtig (Auffarth et al., 2008). Zur Therapie der Linsentrübung kann die extrakapsuläre Kataraktextraktion (ECCE) gewählt werden, die den hinteren Kapselrand bestehen lässt und durch Phakoemulsifikation die trübe Linse mittels Ultraschall verflüssigt und anschließend absaugt. Eine andere Technik ist die intrakapsuläre Kataraktextraktion (ICCE), wobei die Linse durch Kryoextraktion komplett entfernt wird (Grehn S ). Um die Sehkraft wiederherzustellen, können Vorderkammer- oder Hinterkammerlinsen implantiert werden.

15 Grundlagen Der vordere Augenabschnitt Die vordere Augenkammer wird nach vorne begrenzt von der Kornearückfläche, nach hinten von der Vorderfläche der Iris und Linsenvorderkapsel und zu den Seiten von den Kammerwinkeln mit dem Trabekelwerk (Trabeculum corneosclerale) (s. Abb. 1). Die Vorderkammer enthält etwa 0,15-0,35 ml Kammerwasser, das von den Epithelzellen des Ziliarkörpers über Ultrafiltration und aktive Sekretion gebildet und über die hintere Augenkammer zur vorderen Kammer transportiert wird (Augustin S.1178). Resorbiert wird es von einem netzartig aufgelockerten Gewebe im Kammerwinkel, das Retinaculum trabeculare. Von dort wird es zum venösen Sinus venosus sclerae (Schlemm- Kanal) transportiert, um dann in den Vv. ciliares anteriores abzufließen. Etwa 2-6 µl Kammerwasser zirkulieren pro Minute von der hinteren in die vordere Augenkammer. Zufluss und Abfluss stehen somit im Gleichgewicht und sorgen für den Augeninnendruck. Kann das Kammerwasser nicht richtig abfließen, kommt es durch den ansteigenden Druck zu einem Glaukom. Abbildung 1 Vordere und hintere Augenkammer, M. ciliaris und Linse (Augustin, 2007) Als Ultrafiltration des Plasmas enthält das Kammerwasser Elektrolyte wie z.b. Natrium, Magnesium, Kalium und Calcium sowie Glucose und Proteine und

16 14 ernährt somit die Linse und Hornhaut (Grehn S.6, Hollwich S.18, Augustin S. 1215, Lang S. 227). Anatomisch abzugrenzen von dem vorderen Augenabschnitt ist der hintere Augenabschnitt, der größtenteils vom Glaskörper ausgefüllt wird Die Vorderkammertiefe Die Tiefe der Augenkammer ist definiert als Abstand zwischen Hornhautrückfläche und Linsenvorderkapsel und unterliegt verschiedenen Einflüssen. Refraktion, Akkommodationszustand, Linsendicke und Alter beeinflussen die Tiefe. Der Durchmesser der Vorderkammer beträgt mm, die Tiefe 2,6-4,4 mm (Augustin S. 1215, Hollwich S. 17). Bei Fernakkommodation ist die Kammer flach, bei Nahakkommodation tief Die Hornhaut (Kornea) Anatomie, Physiologie und Funktion der Kornea Die Kornea besitzt die Form eines Uhrglases, die vordere Fläche ist konvex geformt, die hintere Fläche konkav. Ihre starke Krümmung ermöglicht eine Brechkraft von 43 dpt und macht damit den größten Anteil der Gesamtbrechkraft des Auges aus (Augustin S. 229). Die Hornhautdicke im Zentrum wird mit 0,55 mm, in der Peripherie mit 0,70 mm angegeben, der Durchmesser mit 11,5 mm beim Erwachsenen (Grehn S.105). Der Wassergehalt der Hornhaut beträgt 70 %. Des Weiteren beinhaltet die Hornhaut Proteine, Polysaccharide, Lipide und Metaboliten (Hollwich S. 5). Die Kornea ist gefäßfrei, jedoch durch marklose Nervenfasern des ersten Trigeminusastes sensibel innerviert. Die Nervenendigungen sollen zusammen mit dem mechanischen Schutz der Lider und dem Lidschlussreflex das Auge

17 15 vor Umwelteinflüssen und Fremdstoffen schützen. Verletzungen der Kornea und Epithelschäden wie z.b. durch Fremdkörper, UV-Strahlen lösen starke Schmerzen, ungewollten Lidschluss und Tränenfluss aus. Die gleichmäßige Oberfläche und die Durchsichtigkeit sind essentiell für das scharfe Abbilden auf der Netzhaut. Für die Transparenz und konstante Dicke sind vor allem der Wassergehalt, funktionsfähiges Epithel und Endothel und der Augeninnendruck verantwortlich (Augustin S. 229). Die Ernährung der Hornhaut erfolgt über Diffusion aus dem Randschlingennetz, über den Tränenfilm und vor allem aus den gelösten Stoffen aus dem Kammerwasser transendothelial (Grehn S.106) Der Aufbau der Kornea Die Hornhaut setzt sich aus fünf Schichten zusammen: dem Epithel, der Bowman-Membran, dem Stroma, der Descemet-Membran und dem Endothel (s. Abb. 2). Abbildung 2 Zeichnerische Darstellung eines H.E.-Präparats der Hornhaut (Welsch, 2003) Die äußere Schicht besteht aus unverhorntem, mehrschichtigem Plattenepithel, das viele Nervenendigungen enthält und die Fähigkeit besitzt, sich schnell zu

18 16 regenerieren. Zudem soll sie als Barriere dienen und vor Fremdstoffen schützen. Sie sitzt der Bowman-Schicht (Lamina limitans anterior) auf, welche als eine azelluläre feste Membran aus Kollagenfibrillen zu beschreiben ist, was sie widerstandsfähig macht. Es folgt das Stroma (Substantia propria), das mit 90 % die dickste Schicht der Hornhaut darstellt. Sie besteht aus parallel angeordneten Kollagenfibrillen, Keratozyten und Proteoglykanen. Die gleichmäßige Anordnung der kollagenen Fibrillen und der konstante Wassergehalt sind für die Transparenz der Hornhaut ausschlaggebend. Unter dem Stroma befindet sich die Descemet-Membran (Lamina limitans posterior), die sich durch ihre elastischen Fasern auszeichnet und regenerationsfähig ist. Die fünfte Schicht bildet das einschichtige Hornhautendothel aus flachen kuboiden Zellen. Sie entzieht Wasser aus dem Stroma durch aktiven Transport von Ionen aus dem Endothel in die Vorderkammer. Die Endothelschicht ist nicht regenerationsfähig und verringert sich physiologisch im Laufe des Lebens. Außen auf der Hornhaut liegt ein Tränenfilm auf, der über Mikrovilli am Epithel haftet und die Oberfläche glättet (s. Abb. 3). Der Film besteht aus Wasser, Muzinen, Glykoproteinen und Lipiden und beinhaltet zudem noch Lysozym und sekretorisches IgA zur Abwehrfunktion. Er wirkt antibakteriell, schützt die Hornhaut vor dem Austrocknen und trägt zu ihrer Ernährung bei (Augustin S. 229, Grehn S. 105, Welsch S , Hollwich S. 84). Abbildung 3 Schichtaufbau des präkornealen Tränenfilms (Augustin, 2007)

19 Die Linse Anatomie, Physiologie und Funktion der Linse Die bikonvexe Linse ist ein gefäß- und nervenfreies, transparentes Organ und wird von einer Kapsel umhüllt. Die Kapsel besteht aus einer kräftigen aber elastischen Basallamina. Die Linse kann in einen Kern und in eine Rinde unterteilt werden (s. Abb. 4). Ihr Durchmesser beträgt 8-10 mm, ihre Dicke 2-5 mm, wobei diese Parameter altersabhängig sind (Grehn S. 144). Anterior ist die Linse weniger gekrümmt als posterior. Über die Zonulafasern ist die Linse am Ziliarkörper befestigt (s. Abb. 5). Unter der Kapsel an der Vorderseite und am Linsenäquator sitzt ein einschichtiges kubisches Epithel, aus dem die Linsenfasern gebildet werden. Die Fasern (Fibrae lentis) sind transparent, enthalten keinen Zellkern und kaum Organellen (Welsch S. 588). Durch die Zellbildung am Äquator und die Umwandlung dieser in Linsenfasern wird ein langsames Wachstum der Linse gewährleistet. Da durch die feste Kapsel keine alten Fasern hindurch gelangen, akkumulieren und schrumpfen sie in der Mitte der Linse und bilden den Nucleus lentis, der sich mit der Zeit vergrößert und verhärtet. Der geringe Wassergehalt im Zentrum und der Wasserverlust der Linse im Alter führen ebenfalls zu einer erhöhten Festigkeit und Sklerosierung. In jungen Jahren (bei Jährigen) beträgt das Gewicht der Linse noch 0,175 g, mit Jahren 0,260 g (Augustin S , 1268).

20 18 Abbildung 4 Aufbau der Linse (Kernzonen) (Sachsenweger, 2003) Abbildung 5 Lage der Linse (Sachsenweger, 2003) Die Linse zählt zum dioptrischen Apparat des Auges. Das ruhende, fernakkommodierte Auge hat eine Gesamtbrechkraft von 58 dpt, wobei 42 dpt auf die Cornea und dpt auf die Linse entfallen (Lang S ). Ihr physiologischer Brechungsindex beträgt 1,41 (Augustin S. 1268). Um Objekte auf der Retina scharf abzubilden, muss die Brechkraft entsprechend angepasst werden. Dies geschieht durch Verformung der Linse.

21 19 Durch Kontraktion des zirkulären M. ciliaris, lässt der Zug der Zonulafasern auf die Linse nach und diese wölbt sich aufgrund ihrer Eigenelastizität kugelartig (s. Abb. 6). Die Brechkraft nimmt somit zu und der Blickpunkt rückt in die Nähe. Erschlafft der Ziliarmuskel, werden die Zonulafasern angespannt und führen zu einer Abflachung der Linse. Das Auge ist fernakkommodiert (s. Abb. 7). Der Wassergehalt in der Linse beeinflusst ihre Elastizität und ihre Fähigkeit zur Akkommodation (Augustin S. 1198). Abbildung 6 Mechanismus der Akkommodation (Sachsenweger, 2003) Abbildung 7 Veränderungen im Bereich der Vorderkammer und an der Iris nach Akkommodation (Sachsenweger, 2003)

22 20 Die Linse setzt sich aus stabilen Proteinen, wie α-, β-, γ-kristallinen, Filensin und Wasser zusammen. Die Kristalline erhöhen die Brechkraft der Linse, schützen vor Denaturierung und gewährleisten die Transparenz. Im Laufe des Lebens nimmt die Molekülgröße der Kristallinaggregate und der Anteil an γ- Kristallin zu (Augustin S. 1200). Die Enzyme Superoxiddismutase und Katalase, sowie der Ascorbingehalt der Linse schützen vor Sauerstoffradikalbildung des kurzwelligen Lichtes. Die antioxidativen Schutzmechanismen sowie der Wassergehalt nehmen im Alter jedoch ab (Augustin S. 1200, Grehn S ). Die Ernährung der avaskulären Linse erfolgt durch Diffusion von Nährstoffen wie Aminosäuren, Sauerstoff, Glukose und Elektrolyte aus dem Kammerwasser. Stoffwechselendprodukte werden über das Kammerwasser wieder abtransportiert (Hollwich S. 138) Die Bedeutung von kontaktlosen Biometriegeräten zur Bestimmung des vorderen Augenabschnitts Bisher galt die Ultraschallpachymetrie als Goldstandard zu Bestimmung der zentralen Hornhautdicke aufgrund ihrer einfachen Bedienung, Reliabilität und der geringen Kosten (Li et al., 2006, Ho et al., 2007). Jedoch bringt sie einige Nachteile mit sich: Der Ultraschallkopf muss nach Anästhesie der Hornhaut senkrecht aufgesetzt werden, was für den Patienten unangenehm ist und Epithelschäden und Infektionen verursachen kann (Buehl et al., 2006, Doors et al., 2009, Ho et al., 2007). Das Verfahren ist stark untersucherabhängig. Zum einen kann der Aufsetzdruck der Ultraschallsonde variieren, zum anderen kann die Sonde verkippt, d.h. nicht exakt senkrecht zur Hornhautoberfläche aufgesetzt sein, so dass falsche Messergebnisse akquiriert werden (Buehl et al., 2006, Prospero Ponce et al., 2009). Außerdem schränken niedrige Auflösung und gewebebedingte Artefakte die Darstellung ein. Inzwischen sind Geräte entwickelt worden, die kontaktlos messen. Daher werden berührungslose Verfahren für die Biometrie des vorderen

23 21 Augenabschnittes bevorzugt (Buehl et al., 2006). Sie stellen eine enorme Erleichterung für die Patienten dar. Die optische Kohärenztomographie wurde ursprünglich eingeführt, um Bilder der Topographie der Retina zu akquirieren. Sie wurde jedoch zur Darstellung des vorderen Augensegmentes weiterentwickelt (Prospero Ponce et al., 2009). Das Prinzip der partiellen Kohärenzinterferometrie wurde im letzten Jahrzehnt entwickelt und fand Anwendung im IOL Master (Carl Zeiss Meditec, Jena) zur Bestimmung der axialen Länge des Auges. Die Vorderkammertiefe wurde durch das Gerät photographisch ohne Nutzung der partiellen Kohärenztomographie- Technik dargestellt. Diese Technik wird heute sowohl zur Bestimmung der Vorderkammertiefe als auch der Hornhautdicke und Linsendicke im AC Master verwendet (Buehl et al., 2006). Sowohl der AC Master (Zeiss Meditec) als auch das Visante OCT (Zeiss Meditec) messen beide im Non-Kontakt-Verfahren und werden zur Biometrie des vorderen Segmentes am Auge genutzt.

24 22 2. Zielsetzung Sowohl der AC Master als auch das Visante OCT werden für die Biometrie des vorderen Augenabschnittes eingesetzt und ermitteln Hornhautdicke, Linsendicke und Vorderkammertiefe. Bisher gibt es noch kein etabliertes Wissen darüber, welche Messmethode den wahren Werten am nächsten kommt. Es stellt sich die Frage, ob die wahren Werte überhaupt bekannt sind. Grehn und Augustin geben in ihren Lehrbüchern 550 µm als allgemeine Hornhautdicke an. Die Vorderkammertiefe wird von Augustin im Bereich 2,6-4,4 mm angegeben, von Hollwich bei 3 mm. Die Linsendicke beträgt bei Grehn 2,0-5,0 mm, bei Hollwich 4,0 mm (Grehn S. 105, 144; Hollwich S. 17, ; Augustin S. 229, 1215, 1268). Wie diese Werte ermittelt wurden, ist nicht beschrieben. Als Goldstandard zur Hornhautmessung wurde bisher die Ultraschallpachymetrie genutzt. Jedoch wurde im Vergleich zu den berührungslosen Verfahren bewiesen, dass es zu systematischen Unterschieden kommt. Die Non-Kontakt Geräte schließen den Tränenfilm zur Hornhautdickenmessung mit ein, woraus sich andere Messwerte ergeben können (Kim et al., 2008). Signifikante Unterschiede zwischen verschiedenen Biometriegeräten sind in anderen Studien bereits beschrieben worden. Ho et al. gaben an, dass das Visante OCT die Hornhautdicke in LASIK-operierten Augen um 11,64 µm, verglichen zur Ultraschallpachymetrie, unterschätzt (Ho et al., 2007). Laut Prospero Ponce et al. waren die Ergebnisse für die Hornhautdicke mittels Scheimpflug und OCT geringer als die Ultraschallmessung (Prospero Ponce et al., 2009). Auch Auffarth et al. berichteten über signifikante Unterschiede in der Hornhautdickenmessung durch AC Master, Optical Low Coherence Reflectometry Pachymeter, Orbscan und Pentacam (Auffarth et al. 2008). Dinc et al. untersuchten die Vorderkammertiefe mit fünf verschiedenen Geräten im Non-Kontakt-Verfahren (Visante OCT, Spaltlampen OCT, IOL Master, Pentacam und Orbscan IIz) und beschrieben dabei einen Mangel an Standardisierung zwischen den Geräten (Dinc et al., 2010).

25 23 Wang und Swartz beschrieben die größte Vorderkammertiefenmessung durch die Pentacam, gefolgt vom AC Master, Jaeger Spaltlampentechnik und schließlich IOL Master (Wang und Swartz, 2007). Insgesamt wurden seltener Studien zur Vorderkammertiefe und Linsendicke veröffentlicht als zur Hornhautdicke. Viele Studien gibt es bezüglich der Hornhautdicke, die ebenso den Vergleich von Biometriegeräten beleuchten. Des Weiteren gibt es Studien zur Messung der Vorderkammertiefe, allerdings nur wenige zur Linsendicke. Die drei Parameter wurden bisher noch in keiner Studie gleichzeitig untersucht, und weder mit den Geräten Visante OCT noch AC Master verglichen. Es liegen mehr Daten für Messungen mit dem Visante OCT als mit dem AC Master vor. Diese Untersuchung prüft, wie genau das Visante OCT und der AC Master jeweils die oben genannten Parameter (VKT, HHD und LD) messen. Das Vorliegen systemischer Differenzen, d.h. ob ein Gerät immer zu hohe oder zu niedrige Werte erhebt, werden untersucht. Die Arbeit prüft, ob die beiden Biometriegeräte im Austausch/ im Wechsel benutzt werden können. Es soll festgestellt werden, ob eines der beiden Geräte dem anderen im klinischen Gebrauch vorzuziehen ist. Die Bedienung und Handhabung beider Verfahren (AC Master und Visante OCT) werden im Hinblick auf ihre klinische Verwendung untersucht und es wird geklärt, welches Gerät klinisch besser einsetzbar ist.

26 24 3. Material und Methoden 44 Augen von 44 Probanden wurden im klinischen Forschungslabor der Universitäts-Augenklinik Knappschaftskrankenhaus Bochum für die Studie ausgewertet. Insgesamt konnten 52 Probanden gewonnen werden, jedoch schieden 8 aufgrund nicht messbarer oder fehlender Datensätze aus. Biometrische Daten wurden von beiden Augen (insgesamt 88) erhoben. Für diese Arbeit wurde aus statistischen Gründen jedoch nur das jeweils rechte Auge berücksichtigt. Das Probandenkollektiv setzte sich aus Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Universitätsklinikum Knappschaftskrankenhaus Bochum und Patienten der Universitäts-Augenklinik zusammen. Die Teilnahme an der Studie erfolgte freiwillig. Es gab keine Beschränkungen bezüglich des Alters oder des Geschlechts. An der Studie nahmen 28 Frauen und 16 Männer im Alter von acht bis 66 Jahren teil. Das Alter betrug im Mittel 42,34 ± 16,68 Jahre Einschlusskriterien Als Einschlusskriterien galten klinisch gesunde Augen ohne pathologische Werte, abgesehen von Myopie, Hyperopie und oder Astigmatismus Ausschlusskriterien Ausschlusskriterien waren entzündliche Augenerkrankungen, Augenoperationen in der Vorgeschichte, wie refraktive Laserchirurgie, Glaukomoperationen, Kataraktoperationen, des Weiteren Eingriffe an der Retina, komplizierte Veränderungen der Kornea wie z.b. Hornhautnarben,

27 25 Erkrankungen am vorderen Augenabschnitt wie z.b. Konjunktivitis, Keratitis, Uveitis sowie das Vorhandensein von Intraokularlinsen Die Untersuchung Die Probanden wurden über den Grund, die Methoden und die verwendeten Geräte der Untersuchung ausführlich aufgeklärt. Selbstverständlich wurde jedem Teilnehmer mitgeteilt, die Untersuchung zu jedem Zeitpunkt abbrechen zu dürfen. Die Messungen wurden zuerst mit dem Visante OCT, dann mit dem AC Master durchgeführt. Für jeden Probanden galt es die gleichen Lichtbedingungen zu schaffen. Der Raum wurde abgedunkelt: die Vorhänge wurden zugezogen und das Licht ausgeschaltet. Die Augen der Probanden wurden durch denselben, auf die Geräte trainierten/ geschulten Untersucher mit beiden Geräten vermessen. Der Proband saß auf einem Stuhl vor dem jeweiligen Messgerät in bequemer Position. Um eine stabile Fixierung des Gesichts zu gewährleisten und Bewegungsartefakte so gut wie möglich zu minimieren, wurde das Kinn in der vorgesehenen Stütze abgelegt und die Stirn gegen die Stirnstütze gehalten. Alle Teilnehmer der Studie erhielten die gleichen Instruktionen: das visuelle Zielobjekt im Gerät sollte fixiert werden und die Augen bei den Messungen weit geöffnet sein. Mit beiden Biometriegeräten wurden mehrere Untersuchungen durchgeführt. Am Visante OCT sollte ein möglichst qualitativ hochwertiges Bild ohne Artefakte akquiriert werden. Die Parameter Vorderkammertiefe, Hornhautdicke und Linsendicke wurden nun in dem ausgewählten Bild manuell mittels Caliper (Messtaster) ausgemessen. Auch mit dem AC Master waren mehrere Aufnahmen notwendig, da das Gerät nicht immer einen Wert für die Linsendicke ermitteln konnte und dies erst nach mehreren Messungen möglich war.

28 26 Für diese Untersuchung wurden gesunde Augen mit normalen Korneas und Linsen, ohne gravierende Pathologien am vorderen Augenabschnitt analysiert. Daher kann keine Aussage getätigt werden, wie sich die Messungen an pathologisch veränderten Augen oder nach Operationen an der Hornhaut verändern würden Die Messgeräte Visante OCT (Zeiss Meditec, Jena) Mit dem Visante OCT ist es möglich mittels optischer Kohärenztomographie, berührungsfrei den vorderen Augenabschnitt in hochauflösenden zweidimensionalen Bildern darzustellen. Querschnittsbilder der Kornea, Vorderkammer, Iris, Linse und Kammerwinkel oder auch Fremdkörper können erfasst, ausgemessen und ausgewertet werden (Dawczynski et al., 2007, Wildner et al., 2007, Zhao et al., 2007). Das Gerät arbeitet nach dem Prinzip der niedrigkohärenten Interferometrie: Eine Superlumineszenz-Diode sendet einen infraroten Lichtstrahl aus, der in einen Abtaststrahl (Messstrahl) und einen Referenzstrahl (Bezugsstrahl) gespalten wird (s. Abb. 8). Der Abtaststrahl gelangt in die Probe/ das Gewebe, und wird dort gestreut und reflektiert. Der Referenzstrahl wird von einem Spiegel reflektiert. Beide Strahlen werden am Fotodetektor überlagert (Benutzerhandbuch für Visante OCT, 2006) und in einem Interferometer zur Interferenz gebracht (Scharf, 2009). Das Signal, das aus dem Mess- und Referenzstrahl am Fotodetektor überlagert wird, ist ein Maß für den Reflexionsgrad eines Gewebevolumens am jeweiligen Abtastpunkt und wird in eine Tiefenangabe der reflektierenden Schicht umgewandelt. Das zweidimensionale Bild ergibt sich aus der Intensität des rückgestreuten Lichtes (Augustin S.1032).

29 rphofor r LTK ual at the ion, s. titaent ced tatie ferometers wurde die Strahlung durch einen Achromaten (f = 60 mm), dessen Apertur nicht voll ausgeleuchtet wurde, fokussiert, um eine hohe Tiefenschärfe Abb. 1 F Schematische, interferometrische Anordnung des OCT-Aufbaus. Durch die Bewegung des Spiegels im Referenzarm verändert sich S. Nur für gleiche optische Wege von S (Referenzarm) und S (Meßarm) ist die Kohärenzbedingung erfüllt 27 etry Abbildung 8 Das Prinzip der Interferometrie in der optischen Kohärenztomographie (Koop et al., 1997) Die Bildgewinnungszeit beträgt 0,125 Sekunden (Prospero Ponce et al., 2009). Es lässt sich eine 2 mm tiefe Bildgebung erzielen (Koop et al., 1997). Die Funktionsweise des OCTs ähnelt vom Prinzip her der Sonographie, nur dass anstatt Schallwellen Lichtwellen zur Erzeugung eines Bildes verwendet werden (Augustin S.360). Eine Videokamera überträgt Bilder des Auges und des Abtaststrahls live direkt an den Monitor des Gerätebedieners, damit das Auge optimal ausgerichtet werden kann (s. Abb. 9). Die erzeugten Querschnittsbilder werden auf dem Computer gespeichert und können dort weiter analysiert werden. Für die Untersuchung sitzt der Patient vor dem Gerät. Der elektrisch betriebene Tisch ist höhenverstellbar, so dass die Gerätehöhe an die Patientengröße angepasst werden kann. Der Proband wird instruiert einen Stern zu fixieren und die Augen weit geöffnet zu lassen.

30 28 Abbildung 9 Das Visante OCT, Ansicht aus Untersucherperspektive Für die Bildgewinnung am Visante OCT muss der Kornealreflex sichtbar sein (s. Abb. 10), der eine vertikale Linie auf die zentralste Stelle der Hornhaut darstellt. Erst dann sollte manuell auf den Auslöser an der Maus gedrückt werden.

31 29 Hornhautdicke Kornealreflex Abbildung 10 Darstellung des vorderen Augenabschnitts mit dem Visante OCT, Kornealreflex und Hornhautdicke markiert Da das Visante OCT automatisch mehrere Vorderabschnittsaufnahmen mit einer Messung erstellt, wird der beste Scan, d.h. das Bild mit dem höchsten Kontrast, der optimalen Zentrierung und der exakt parallelen Ausrichtung des Iris-Linsen-Diaphragmas, für die weitere Auswertung genutzt. Die manuelle Auswertung erfolgt unter Verwendung der integrierten Werkzeugpalette. Diese enthält unter anderem Caliper (Messtaster) und Winkel um verschiedene Messungen durchzuführen. Für die Berechnung der Hornhautdicke, Linsendicke und Vorderkammertiefe werden Caliper am Querschnittsbild gesetzt, die die Abstände der Parameter messen können (s. Abb. 10, 11 und 12). Die Caliper sind in den Abbildungen jeweils in der Farbe rot gezeichnet.

32 30 Vorderkammertiefe Abbildung 11 Markierung der Vorderkammertiefe mit Caliper im vorderen Augenabschnitt Linsendicke 4,36mm Abbildung 12 Markierung der Linsendicke mit Caliper im vorderen Augenabschnitt

33 AC Master (Zeiss Meditec, Jena) Der AC Master (s. Abb. 13) ist ein Biometriegerät, das ebenso wie das Visante OCT Daten des vorderen Augenabschnittes kontaktfrei erfasst. Hornhautdicke zentral sowie peripher, Vorderkammertiefe, Linsendicke, Achsenlänge, Abstände zu intraokularen Linsen sowie der Weiß-zu-Weiß-Abstand, können im Non-Kontaktverfahren bestimmt werden (Gerätebeschreibung AC Master, 2004). Abbildung 13 Der AC Master mit angeschlossenem Drucker, Ansicht aus der Perspektive des Untersuchers Die Funktion des AC Masters basiert auf dem Prinzip der partiellen Kohärenzinterferometrie. Eine Superlumineszenz-Diode sendet ein kurzes infrarotes Laserlicht, mit einer Wellenlänge von 850 nm aus, das während es durch das Interferometer läuft, durch einen Strahlteiler in zwei Strahlen zerlegt wird. Diese werden von den intraokularen Strukturen reflektiert. Sind die Unterschiede zwischen den Teilstrahlen kleiner als die Unterschiede zwischen

34 32 ihrer Kohärenzlänge, wird eine Interferenz aufgezeichnet (Wang und Swartz, 2007). Ein Photodetektor erfasst die unterschiedlichen Ausmaße und somit das Interferenzsignal (Augustin S. 1132). Wie bei dem Visante OCT erfolgt im Gerät die Umrechnung der optischen Weglängen in die geometrischen Teilstrecken. Die Messung erfolgt entlang der optischen Achse. Im AC Master gibt es einen Fixationspunkt, der individuell eingestellt werden kann, so dass es möglich ist, das Patientenauge unter Akkommodationsbedingungen zu untersuchen. Für die Untersuchung fixiert der Patient ein gelbes Licht. Die Ausrichtung des Gerätes zum Probandenauge ermöglicht ein LC-Display, das ein Videolivebild des Auges zeigt (s. Abb. 14). Anhand der Reflektionen der Beleuchtungs-LED (s. Abb. 15) kann der AC Master optimal auf das zu untersuchende Auge eingestellt werden. Abbildung 14 Videolivebild des Auges am AC Master (Gerätebeschreibung AC Master, 2004)

35 33 Abbildung 15 Bild zur optimalen Geräteeinstellung auf den Patienten, 1: Fixierpunkt, 2: Beleuchtungs-LED (Gerätebeschreibung AC Master, 2004) Zur Messung des vorderen Augenabschnitts wird der Messlaser eingeschaltet. Den Reflex dieses Laserstrahls auf der Hornhaut kann man in einer größeren Auflösung als weißen Fleck beobachten. Die kleineren weißen Flecke sind Reflektionen der Linse (s. Abb. 16). Abbildung 16 Darstellung der Lichtreflexe am Monitor des AC Masters (Gerätebeschreibung AC Master, 2004)

36 34 Der Untersucher muss nun die verschiedenen Reflexe zentrieren, so dass der Hornhautreflex die anderen Reflektionen überlagert. Die Einstellung des Gerätes zum Auge erfolgt über einen Joystick, die Dateneingabe und Gerätebedienung über eine Computertastatur. Da die einzelnen Messvorgänge automatisch ablaufen, ist die Hauptaufgabe des Bedieners die Einstellung des Gerätes zum Patientenauge und die anschließende Auslösung der Messung durch Knopfdruck am Joystick. Der Messvorgang dauert 0,3 Sekunden (Gerätebeschreibung AC Master, 2004). Der entsendete Laserstrahl ist ungefährlich und es können beliebig viele Messungen durchgeführt werden. Die erste Reflektion des Laserstrahls im Auge ist die der Hornhautvorderfläche (ACS, anterior corneal surface), anschließend die der Hornhautrückfläche (PCS, posterior corneal surface). Es folgen die Lichtreflektionen der Vorderund Rückfläche der Linse (ALS, anterior lens surface; PLS, posterior lens surface). Die Reflektionen werden graphisch als Peaks dargestellt (s. Abb. 17 und 18). Die definierten Abstände zwischen den einzelnen Parametern repräsentieren die Messgrößen Hornhautdicke, Vorderkammertiefe und Linsendicke. Der Abstand zwischen ACS und PCS stellt die Hornhautdicke dar, der Abstand zwischen ACS und ALS die Vorderkammertiefe und die Länge zwischen ALS und PLS die Linsendicke.

37 35 Abbildung 17 Das Auswerteprogramm des AC Masters, Darstellung der Messergebnisse (Gerätebeschreibung AC Master, 2004) Wenn man die beiden Biometriegeräte vergleicht, muss eine Besonderheit beachtet werden: Die Vorderkammertiefe wird, wie oben beschrieben, definiert als Abstand zwischen der Kornearückfläche und Linsenvorderfläche. So wurden bei der Ausmessung am Visante OCT auch die Caliper gesetzt. Beim AC Master hingegen wird die Vorderkammertiefe als Distanz zwischen Korneavorderfläche und Linsenvorderfläche berechnet, die Kornea wird also mit eingerechnet. Somit muss bei den Auswertungen die Hornhautdicke von der AC Master gemessenen Vorderkammertiefe abgezogen werden.

38 36 Abbildung 18 Monitor des AC Masters 3.5 Statistische Analyse Die statistische Auswertung und ihre graphischen Darstellung wurden mit den Datenverarbeitungsprogrammen Microsoft Excel 2002 und Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) Version 16.0 für Windows durchgeführt. Alle Daten wurden hiermit als erstes einer beschreibenden statistischen Berechnung unterzogen zur übersichtlichen Darstellung der Datenlage. Es wurden die Anzahl der Fälle (N), Minimum, Maximum, Mittelwerte, Median und Standardabweichung der erhobenen Daten bestimmt sowie die Differenz zwischen den beiden Messmethoden ausgerechnet. Dargestellt wurden die Ergebnisse in schriftlicher, tabellarischer und graphischer Form. Anhand des Korrelationskoeffizienten von Bravais-Pearson und des Wilcoxon- Rangsummentest wurden die statistische Signifikanz und die Korrelation zwischen den Methoden errechnet. Ein P-Wert unter 0,05 wurde als statistisch signifikant gewertet. Für die Parameter Hornhautdicke, Vorderkammertiefe und Linsendicke ermittelt durch die Messgeräte wurden jeweils graphische Darstellungen anhand Scatterplots, Bland-Altman Plots und Boxplots gewählt.

39 37 Die Boxplots (s. Abb. 19 bis 21) zeigen die Tendenz, Variabilität und Streuung der erhobenen Daten. Die waagerechte Linie innerhalb der Box zeigt den Median. Die Box beinhaltet die mittleren 50 % der Werte, die durch das obere und untere (Viertel) Quartil begrenzt sind. Die Begrenzungslinien ober- und unterhalb der Box (Whiskers) stehen für die größten und kleinsten Datenwerte. Die Werte außerhalb dieser Eingrenzung stellen Ausreißer dar (Bowerman und O`Connell S , S. 107, Die Scatterplots (Abb. 22 bis 24) geben Aufschluss darüber, ob eine Abhängigkeit zwischen zwei Merkmale besteht. Auf der y-achse sind die Messwerte durch den AC Master, auf der x-achse die Werte durch das Visante OCT aufgetragen. Die y-achse und x-achse haben in jeder Abbildung die gleiche Skalierung, da zumindest theoretisch beide Geräte das gleiche messen sollen und man daher erwarten würde, dass die Werte im gleichen Bereich liegen. Der Plot of identity (y = x) stellt die Winkelhalbierende dar. Des Weiteren wurde der Korrelationskoeffizient von Bravais-Pearson (rho) berechnet. Der Korrelationskoeffizient (rho) ist ein Maß für den linearen Zusammenhang zwischen zwei Variablen. Er kann Werte zwischen 1 und 1 annehmen. Die Korrelation ist umso ausgeprägter, je näher der Korrelationskoeffizient an 1 oder - 1 liegt Bland-Altman Analyse In der Medizin werden oft verschiedene Messmethoden verglichen. Meistens ist der wahre Messwert unbekannt. Der Bland & Altman Plot ist eine statistische Methode um zwei klinische Messmethoden zu vergleichen, die denselben Parameter messen. Hiermit kann festgestellt werden, ob beide Methoden im Austausch zueinander benutzt werden können oder ob eine neue Methode die ältere ablösen kann (Myeles und Cui, 2007). Für praktisch klinische Interessen stellt die Bland-Altman Analyse eine gute Methode zur graphischen Darstellung dar (Altman und Bland, 1983). Jedoch kann sie nicht für wiederholte Messungen genutzt werden (Myeles und Cui, 2007).

40 38 In der graphischen Darstellung werden die Differenzen der zwei Messmethoden gegen deren Mittelwert in ein kartesisches Koordinatensystem gesetzt. Auf der horizontalen x-achse werden die ermittelten Mittelwerte ((A + B) / 2) der beiden Messgeräte aufgetragen, auf der vertikalen y-achse die Differenz (A - B) der beiden Geräte. Für jeden Mittelwert in der x-achse wird die Differenz in der y- Achse aufgetragen. Drei horizontale Geraden werden gezogen für den Mittelwert und die Grenzen der Übereinstimmung (limits of agreement). Letztere werden definiert als Mittelwert plus bzw. minus 1,96, multipliziert mit der Standardabweichung der Differenz und beschreiben den Bereich, in dem bei Normalverteilung 95 % der Unterschiede zwischen den Methoden liegen. Die Präsentation der 95 % Grenzen der Übereinstimmung stellt visuell dar, wie gut zwei Messverfahren übereinstimmen. Je kleiner dieser Bereich ist, desto mehr nähern sich die Methoden aneinander an. Um die Frage zu beantworten, wie nun ein kleiner Bereich definiert wird, muss man den klinischen Kontext betrachten. Es ist zu beurteilen, ob die Differenz der zwei Methoden, wie sie in dem 95 % - Übereinstimmungintervall beschrieben wird, Auswirkungen auf die Interpretation der Ergebnisse hat und klinisch relevant ist (Myeles und Cui, 2007). Die Bland-Altman Analyse zeigt die Beziehung zwischen Differenz und Mittelwert, identifiziert systematische Messfehler z.b. ob ein Gerät immer höher oder tiefer misst und stellt Ausreißer dar. So können die Messgenauigkeit und Präzision einer diagnostischen Methode geprüft werden. Eine Über- bzw. Unterschätzung des betrachteten Parameters wird durch eine negative bzw. positive Differenz zwischen den Methoden angezeigt (Bland und Altman, 1999). Sind die Differenzen zwischen oberer und unterer Grenze nicht klinisch wichtig, können die zwei Methoden gleichwertig eingesetzt werden und sind gegeneinander austauschbar.

41 39 4. Ergebnisse 4.1. Deskriptive Statistiken und graphische Darstellung mit Boxplots Die Tabellen 1 und 2 (Deskriptive Statistik 1 und 2) zeigen die unterschiedlichen Ergebnisse der zentralen Hornhautdicke, Vorderkammertiefe und Linsendicke zwischen den zwei Messgeräten. Minimum, Maximum, Mittelwert, Median und Standardabweichung der gemessenen Werte sind in Tabelle 1 dargestellt. In Tabelle 2 ist die Differenz der erhobenen Werte zwischen dem Visante OCT und dem AC Master in Mittelwert, Median, Maximum, Minimum, Standardabweichung und p-wert angegeben. Die Messungen zwischen den beiden Verfahren waren alle statistisch signifikant (P< 0,000). Tabelle 1 Deskriptive Statistiken der HHD, VKT und LD N Min Max Mittelwert Median Standard- abweichung HHD_OCT (in µm) ,4 570,0 34,4 HHD_AC (in µm) ,7 476,5 19,1 VKT_OCT (in mm) 44 1,91 3,93 2,91 2,92 0,39 VKT_AC (in mm) 44 1,99 3,68 3,01 3,05 0,32 LD_OCT (in mm) 44 3,60 5,33 4,32 4,34 0,46 LD_AC (in mm) 44 3,30 4,86 3,97 3,91 0,36 Gültige Werte (Listenweise) 44

42 40 Tabelle 2 Deskriptive Statistiken der Differenzen von HHD, VKT und LD zwischen AC Master und Visante OCT N Min Max Mittelwert Standard- abweichung p-wert* Differenz_HHD (in µm) 44 36,00 207,0 104,6 43,3 0,000 Differenz_VKT (in mm) 44-0,68 0,74 0,09 0,24 0,000 Differenz_LD (in mm) 44-1,42 1,24-0,35 0,44 0,000 Gültige Werte (Listenweise) 44 *p-wert des Wilcoxon-Rangsummentests

43 41 HHD#(in#μm)## AC#Master# OCT# Abbildung 19 Boxplot zur HHD-Messung Die mittlere Hornhautdicke, die mit dem Visante OCT gemessen wurde, betrug 576,4 ± 34,4 µm, die mit dem AC Master gemessen wurde 471,7 ± 19,1 µm. Die Spannbreite zwischen dem bestimmten Minimal- und Maximalwert war beim OCT 140 µm, beim AC Master war sie geringer: 92 µm (s. Abb. 19). Die Differenz zwischen den gemessenen Werten betrug im Mittel 104,6 µm. Im Vergleich maß das Visante OCT signifikant größere Hornhautdicken als der AC Master (p= 0,000).

44 42 VKT$(in$mm)$ AC$Master$ OCT$ Abbildung 20 Boxplot zur VKT-Messung Die Werte zur Vorderkammertiefe zeigten eine relativ gute Übereinstimmung zwischen den beiden Geräten. Die Boxplots zur Vorderkammertiefe ordneten sich im gleichen Größenbereich an (s. Abb. 20). Die Mittelwerte lagen bei 3,01 ± 0,32 mm (AC Master) und 2,91 ± 0,39 mm (Visante OCT). Die Ergebnisse unterschieden sich jedoch signifikant voneinander (p= 0,000). Der am kleinsten gemessene Wert durch den AC Master betrug 1,99 mm, durch das Visante OCT 1,91 mm. Der am größten gemessene Wert lag bei 3,68 mm (AC Master) bzw. 3,93 mm (Visante OCT). Die mittlere Differenz zwischen den ermittelten Werten beider Messmethoden lag bei 0,1 mm ± 0,24 mm.

45 43 LD#(in#mm)# AC#Master# OCT# Abbildung 21 Boxplot zur LD-Messung Der Mittelwert der Linsendicke wurde von dem Visante OCT bei 4,32 ± 0,46 mm gesetzt und war signifikant höher als der durch den AC Master bestimmten Wert (3,97 ± 0,36 mm) (p= 0,000) (s. Abb. 21). Das durch das Visante OCT gemessene Minimum betrug 3,6 mm, das durch den AC Master gemessene Minimum 3,3 mm. Der maximale Wert lag bei 5,33 mm (Visante OCT) und 4,86 mm (AC Master). Die mittlere Differenz der verglichenen Werte betrug 0,35 ± 0,44 mm. Die Mittelwerte und Mediane der drei Parameter wichen nicht deutlich voneinander ab. Dies zeigte, dass es keine großen Ausreißer gab. Fazit: Die Abbildungen 19 bis 21 verdeutlichen, dass das Visante OCT Werte mit einer größeren Spannweite maß. Die Ergebnisse wiesen eine höhere Variabilität auf. Die größte Differenz der Spannweiten war bei der Hornhautdickenmessung zu sehen, die geringste Differenz bei der

46 44 Vorderkammertiefenmessung. Das Visante OCT ermittelte für die Hornhaut- und Linsendicke größere Werte als der AC Master Korrelationskoeffizienten und graphische Darstellung mit Scatterplots Tabelle 3 Korrelationen der HHD mit AC Master und Visant OCT HHD_AC HHD_OCT HHD_AC Korrelation Pearson nach 1,000 -,248 Signifikanz (2-seitig),104 N 44, HHD_OCT Korrelation Pearson nach -,248 1,000 Signifikanz (2-seitig),104 N 44 44,000 Abbildung 22 Scatterplot zur HHD-Messung