Das menschliche Auge

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1 Aktuelle IT Anwendungen, aktuelle und zukünftige Entwicklungen in der Augenheilkunde für die Bereiche Klinik und Forschung Christian Simader Das menschliche Auge

2 Die Ambulanzen unserer Augenklinik Das Technische Fach Augenheilkunde Organ Auge sehr klein:augenlänge 25mm Vorderkammertiefe 3.6mm Netzhautdicke 0.2mm Verbesserung von Diagnostik und Therapie Bildgebung wird wichtiger Berechnungen werden komplexer

3 Die Ambulanzen unserer Augenklinik Netzhaut 0.2mm

4 Netzhaut Imaging der Netzhaut: Optische Kohärenztomographie (OCT) Basierend auf dem Prinzip des Michelson Interferometers Netzhaut Time Domain OCT (TD-OCT) Breitbandige Laserquellen erlauben einzelne Schichtaufnahmen mit axialen Auflösungen bis zu 3µm

5 Netzhaut Spectral Domain OCT Detektoren werten gleichzeitig mehrere Frequenzbereiche aus Innerhalb kurzer Zeit entstehen große Volumenscans mit hoher axialer und mäßig hoher transversaler Auflösung Mittels adaptiver Optiken ist auch die transversale Auflösung weiter steigerbar Zusätzliche Eyetracker erlauben auch längere Scanzeiten mit noch größeren Stacks Netzhaut Spectral Domain OCT

6 Netzhaut Polarisationssensitives OCT (PS-OCT) Zusätzlich zur Interferenz werden auch Phasenverschiebungen (z.b. Nervenfaserschicht) und Depolarisierungen (z.b.: retinales Pigmentepithel Zellschicht unter den Photorezeptoren) ausgewertet und in Falschfarben dargestellt Färbung eines histologischen Schnitts Neue Segmentierungsalgorithmen möglich δ θ Retardation δ = 2π d Δn/λ Achsenorientierung θ d... Dicke der doppelbrechenden Probe Δn... Differenz der Brechungsindizes λ... Wellenlänge Netzhaut PS-OCT B-Scan einer gesunden Fovea 90 Reflektivität ELM IS/OS Ende der Ph.rez.. RPE 0 90 Retardation -90 Achsenorientierung

7 Netzhaut PS-OCT B-Scans: RPE-Detektion Reflektivität Retardation Achse Netzhaut Rasterscanverfahren Fluoreszenzangiographie: Darstellung der Netzhautgefäße (oder Aderhautgefäße mittels Indocyaningrün) und ihrer Durchlässigkeit mithilfe eines fluoreszierenden Farbstoffes Scanning Laser Ophthalmoskopie: Mittels adaptiver Optiken zur Steigerung der transversalen Auflösung ist die in vivo Darstellung einzelner Photorezeptoren möglich zusätzliche Einbindung eines Eyetrackers sinnvoll

8 Netzhaut Kombination der Verfahren Korrelation von Anatomie (OCT) und Funktion (Fluoreszenzangiographie) Nach der Untersuchung Während der Untersuchung durch Vereinen beider Untersuchungen in einem Gerät Hornhaut / Refraktive Chirurgie

9 Hornhaut / Refraktive Chirurgie Hornhautparameter Zentrale Dicke: 0.55mm Durchmesser: 11mm 70% der Gesamtbrechkraft des Auges 80% der Gesamtbrechkraft des Auges von der Hornhautoberfläche Kleinste Veränderungen (z.b. Narben) große Auswirkungen auf das Sehvermögen Hornhaut / Refraktive Chirurgie Hornhaut Imaging Diagnostikgeräte unserer Ambulanz

10 Hornhaut / Refraktive Chirurgie Hornhaut Imaging Vorderabschnitts OCT: Visualisierung steht (noch) im Vordergrund Hornhaut / Refraktive Chirurgie Hornhaut Imaging Vorderabschnitts OCT: Beispiel nach Hornhautteiltransplantation

11 Hornhaut / Refraktive Chirurgie Hornhaut Imaging Vorderabschnitts OCT: Beispiel nach refraktivem Eingriff Hornhaut / Refraktive Chirurgie Hornhaut Imaging Vorderabschnitts OCT: Beispiel nach refraktivem Eingriff

12 Hornhaut / Refraktive Chirurgie Hornhaut Imaging Vorderabschnitts OCT: Beispiel nach refraktivem Eingriff Hornhaut / Refraktive Chirurgie Hornhaut Imaging Topographie: Vermessung der Mikrostruktur der Hornhautoberfläche steht im Vordergrund Messwerte: Hornhautradius Hornhautdicke Hornhautastigmatismus Vorderkammertiefe Darstellung dieser Messwerte in Maps

13 Hornhaut / Refraktive Chirurgie Hornhaut Imaging - Topographie Bsp. Vermessung mit dem Spalt - Orbscan Hornhaut / Refraktive Chirurgie Hornhaut Imaging - Topographie Bsp. Scheimpflugprinzip

14 Hornhaut / Refraktive Chirurgie Hornhaut Imaging - Topographie Bsp. Scheimpflugprinzip - Pentacam Hornhaut / Refraktive Chirurgie Hornhaut Imaging - Topographie Bsp. Prinzip der Placidoscheibe

15 Hornhaut / Refraktive Chirurgie Hornhautmodellierung zur Fehlsichtigkeitskorrektur Hornhaut / Refraktive Chirurgie Hornhautmodellierung mit dem Excimer Laser Laser mit 193nm Abflachung des Hornhautradius mittels Laserimpulsen Komplizierte Berechnungsalgorithmen für möglichst glatte Oberfläche Minimierung der Fehler: Änderung der Spotgröße während der Behandlung Eyetracking

16 Hornhaut / Refraktive Chirurgie Hornhautmodellierung mit dem Excimer Laser: LASIK Schneiden eines Flaps Abtragen von Gewebe (Stroma) Zurücklegen des Flaps ursprüngliche Oberfläche bleibt erhalten Schneiden des Flaps auch mit dem Femtosekundenlaser möglich Customized Flaps Hornhaut / Refraktive Chirurgie Ray Tracing

17 Hornhaut / Refraktive Chirurgie Hornhautmodellierung mit dem Excimer Laser laut Ray Tracing Projektion einer Wellenfront auf die Netzhaut Analyse der retourkommenden verfälschten Wellenfront Berechnung der idealen Hornhautoberfläche, damit die Wellenfront als Punkt auf die Netzhaut gelangt Kunstlinsen

18 Kunstlinsen Biometrie Präoperative Vermessung des Auges zur Bestimmung der optimalen Intraokularlinse Kunstlinsen Biometrie - historisch Präoperative Vermessung der Hornhaut + Präoperative Vermessung der Augenlänge Berechnung der Intraokularlinse

19 Kunstlinsen Biometrie - historisch Präoperative Vermessung der Hornhaut + Präoperative Vermessung der Augenlänge + Präoperative Vermessung der Vorderkammertiefe Genauere Berechnung der Intraokularlinse Schluß von praeop. zu postop. Vorderkammertiefe zu ungenau Kunstlinsen Biometrie - Zukunft Erfassung von mehr praeoperativen Faktoren zur Abschätzung der postoperativen Linsenposition, z.b.: Verlauf der Aufhängefasern der Linse Oberflächenkontour der Linsenkapsel Iris- und Kammerwinkelstruktur Praeoperative Erfassung von mehr Faktoren zur Abschätzung der Kapselschrumpfung, z.b.: Pseudoexfoliationssyndrom Bevorzugter Radius bei der Linseneröffnung durch den Chirurgen

20 Kunstlinsen / Refraktive Chirurgie Biometrie: Ray Tracing der Hornhaut Kunstlinsen / Refraktive Chirurgie Biometrie: Ray Tracing der Hornhaut Die Aspärizität der Hornhaut wird praeoperativ bestimmt Anhand der Meßergebnisse wird der geeignete Kunstlinsentyp gewählt oder eine Customized intraocular lens speziell angefertigt (zur Zeit noch zu teuer)

21 Glaukom Glaukom = Grüner Star Schädigung des Sehnerven und der Nervenfasern aufgrund erhöhten Augendrucks (zu geringer Abfluss im Kammerwinkel) Minderdurchblutung des Sehnerven Glaukom Vorderkammer Imaging Vorderabschnitts OCT: Beurteilung des Kammerwinkels

22 Hinterabschnittsimaging (Sehnerven und Nervenfasern) Glaukom OCT (Sehnerv und Nervenfasern) Konfokale Laser Scanning Ophthalmoskopie (Sehnerv) Scanning Laser Polarimeter (Nervenfasern) Das Vienna Reading Center (VRC) Auswertezentrum für große multizentrische Studien im Bereich der Augenpharmakologie (z.b. Medikamentenzulassung) mit bis zu Patientenbesuchen Kooperation mit z.zt. 5 Pharmakonzernen Voll digitalisiert vom Upload der Untersuchungen über automatische Datenüberprüfung bis zum Export zum Sponsor Auswertungen sowohl automatisiert, als auch über zertifizierte Grader

23 Vienna Reading Center VRC Workflow am Bsp. Stratus OCT