Universitätsklinikum Ulm Klinik für Augenheilkunde Ärztlicher Direktor: Prof. Dr. Gerhard K. Lang

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1 Universitätsklinikum Ulm Klinik für Augenheilkunde Ärztlicher Direktor: Prof. Dr. Gerhard K. Lang Intra und interindividueller Vergleich der Messwertstabilität bei Untersuchungen der Hornhautbrechkraft mittels Intraokularlinsen Master vs. Hornhaut Topografen Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Medizin der Medizinischen Fakultät der Universität Ulm vorgelegt von Anna Cucera aus Anina/Rumänien 2008

2 Amtierender Dekan: Prof. Dr. Klaus Michael Debatin 1. Berichterstatter: Prof. Dr. G. K. Lang 2. Berichterstatter: Prof. Dr. T. Keck Tag der Promotion:

3 Für meine Familie und Herrn Dr. med. Dirk Paul 3

4 Inhaltsverzeichnis Seite 1 Abkürzungsverzeichnis 6 2 Einleitung Allgemeines zur Sehschärfe und Sehfehler Geschichte Refraktion Astigmatismuskorrektur mittels refraktiver Chirurgie Ziel der Arbeit und Fragestellung 20 3 Material und Methoden Studienaufbau Ein und Ausschlusskriterien Erhebung der Daten Statistische Auswertung der Daten 29 4 Ergebnisse Probanden Ergebnisdarstellung 34 4

5 5 Diskussion Gesamthornhautbrechkraft und Gerätevergleich Mögliche Vorgehensweisen zur korrekten prä operativen Berechnung torischer Kunstlinsen 46 6 Zusammenfassung 48 7 Literaturverzeichnis 50 8 Anhang 64 9 Danksagung Lebenslauf 67 5

6 1 Abkürzungsverzeichnis Abb. ALK ca. cc CS dpt., D Diff. ECCE HKL ICRS IOL LASIK LASEK M mm PARK PMMA PRK RK sc sec. Visus vs. = Abbildung = automatisierte lamelläre Keratoplastik = circa = cum correctione = Cornea Scan, Hornhauttopograf = Dioptrie = Differenz = extrakapsuläre Kataraktextraktion = Hinterkammerlinse = Intrastromale Corneale Ringsegmente = Intraokularlinse = Laser assisted in situ keratomileusis = Laser assisted subepithelial keratomileusis = Meter = Millimeter = photoastigmatische refraktive Keratektomie = Plexiglas (Poly Methylen Met Acrylat) = Photorefraktive Keratektomie = radiäre Keratotomie = sine correctione = Sekunden = Sehschärfe; Definition: Visus = Istabstand/Sollabstand (z. B. von vorgelesenen Zahlen) = 5M/50M = 0,1 = versus 6

7 2 Einleitung Was ist das Schwerste von allem? Was dir das Leichteste dünkt, mit den Augen zu sehen, was vor den Augen liegt! Johann Wolfgang von Goethe 2.1 Allgemeines zur Sehschärfe und Sehfehler Der Aufbau des Auges ist mit dem Aufbau eines Fotoapparates vergleichbar. Die Hornhaut und die Linse entsprechen dem Objektiv, die Iris der Blende und die Netzhaut dem Film. Die Pupille dient der Abblendung von Randstrahlen, der Verbesserung der Tiefenschärfe und der kurzfristigen Helligkeitsadaptation. Auf der Netzhaut werden die wahrgenommenen Gegenstände verkleinert und umgekehrt abgebildet. Bei einem ausgeglichenen Verhältnis zwischen Achsenlänge des Auges und Brechkraft von Hornhaut und Linse spricht man von Emmetropie (Rechtsichtigkeit). Bei einem Missverhältnis zwischen Brechkraft von Hornhaut und Linse und der Achsenlänge des Auges vereinigen sich parallel ins Auge einfallende Strahlen im Brennpunkt nicht auf der Netzhaut sondern entweder davor (= Myopie) oder dahinter (= Hyperopie). Die Hornhautwölbung ist achsensymmetrisch in beiden Meridianen, mit gleicher Brechkraft (Abb. 1). Beim Astigmatismus handelt es sich um eine Krümmungsanomalie der brechenden Medien, bei der ein punktförmiges Objekt strich bzw. stabförmig auf der Netzhaut abgebildet wird (Astigma = ohne Punkt). Der Gesamtastigmatismus setzt sich aus dem Hornhautastigmatismus und dem Linsenastigmatismus zusammen. Für die IOL Berechnung wird die Haigis Formel (Anhang 1) verwendet, bei der u. a. die Hornhautbrechkraft von Bedeutung ist. 7

8 Ein Astigmatismus von weniger als +/- 0,5 dpt, wird als physiologisch angesehen, der keiner Korrektur bedarf. Ebenso als physiologisch anzusehen wäre ein Brechkraftunterschied von 0,75 dpt, der durch den Druck des Oberlides auf die Hornhaut entsteht und zu keiner Beeinträchtigung des Sehens führt [86,19]. Man kann zwischen einen regulären und einen irregulären Astigmatismus unterscheiden [86,66,16]. Beim regulären Astigmatismus besteht eine ungleiche Brechkraft in zwei aufeinander senkrecht stehenden Meridianen (Abb. 2). Ist die Brechkraft im vertikalen Meridian größer als im horizontalen, spricht man von einen Astigmatismus nach der Regel. Wenn die Brechkraft im horizontalen Meridian größer als im vertikalen ist, handelt es sich um einen Astigmatismus gegen die Regel Abb. 1: Achsensymmetrie bei rein sphärischem Sehfehler (Myopie, Hyperopie) Abb. 2: Regulärer Astigmatismus 8

9 Beim regulären Astigmatismus können grundsätzlich fünf verschiedene Formen unterschieden werden: a) Astigmatismus compositus myopicus: beide Brennlinien liegen im Auge (Abb. 3) b) Astigmatismus simplex myopicus: eine Brennlinie liegt auf der Netzhaut und die andere im Auge (Abb. 4) c) Astigmatismus mixtus: eine Brennlinie liegt im Auge, eine Brennlinie liegt hinter dem Auge (Abb. 5) d) Astigmatismus simplex hyperopicus: eine Brennlinie liegt auf der Netzhaut, die zweite liegt hinter der Netzhaut (Abb. 6) e) Astigmatismus compositus hyperopicus: beide Brennlinien liegen hinter der Netzhaut (Abb. 7) [65] Abb. 3: Astigmatismus compositus myopicus Abb. 4: Astigmatismus simplex myopicus 9

10 Abb. 5: Astigmatismus mixtus Abb. 6: Astigmatismus simplex hyperopicus Abb. 7: Astigmatismus compositus hyperopicus Der reguläre Astigmatismus kann vererbt werden und ändert sich während des Lebens kaum. Der reguläre konnatale Astigmatismus muss deswegen möglichst frühzeitig mit einer Brille mit Zylindergläsern korrigiert werden um eine Amblyopie zu vermeiden. Ziel der Korrektur ist es, die Brennlinien der 2 Hauptmeridiane zu einem Brennpunkt zusammenzubringen. Das verordnete Zylinderglas bricht nur in einer Meridianebene. Wenn die einfallenden Lichtstrahlen z. B. in der horizontalen Ebene gebrochen werden, muss die Zylinderachse in der senkrecht dazustehenden Achse verordnet werden, die andere Meridianebene hat keine optische Wirkung. Die Zylindergläser können als Plus (konvex) oder als Minuszylinder (konkav) gefertigt werden (Abb ). Zylindergläser erzeugen keinen Brennpunkt, sondern eine Brennlinie (Abb. 10). 10

11 Abb. 8: Pluszylinder Abb. 9: Minuszylinder Abb. 10: Strahlengang eines Pluszylinderglases Indikationen zur refraktiven Chirurgie wären beim regulären Astigmatismus z. B. ein unbefriedigender Visus trotz Brillenkorrektur, Brillenintoleranz bei Anisometropie, oder Unverträglichkeit von Kontaktlinsen. Beim irregulären Astigmatismus sind Wölbung und Brechkraft der brechenden Medien unregelmäßig. Es handelt sich um einen erworbenen Astigmatismus, z. B. durch Keratokonus, Hornhautulzerationen und narben, Verletzungen, Katarakt, subluxierte Linse, postoperativ nach Hornhautnaht, Staphyloma posticum, Dezentrierung eines refraktiven ablativen Verfahrens (z. B. PRK, LASIK) [19,66]. Während ein Patient mit einem rein sphärischen Brechkraftfehler (z. B. Myopie oder Hyperopie) eine allgemeine Unschärfe entweder in der Nähe oder in der Ferne wahrnimmt, ähnlich einem defokussiert aufgenommenen Fotos, sieht der Patient mit einem regulären Astigmatismus ein insgesamt verzerrtes Bild (Abb.11). 11

12 Abb. 11: Sehen beim emmetropen und astigmatischen Auge Das vergebliche Bemühen der Patienten, den Astigmatismus durch Akkommodation auszugleichen führt häufig zu asthenopischen Beschwerden. Ein irregulärer Astigmatismus verursacht wegen der unregelmäßigen Lichtbrechung eine verstärkte Blendung des Patienten. Der irreguläre Hornhautastigmatismus kann durch eine Brille nicht korrigiert werden. Hier muss die Korrektur mit Kontaktlinsen vorgenommen werden und wenn dies nicht möglich ist, kann eine Keratoplastik durchgeführt werden. 2.2 Geschichte Eine mehr oder weniger ausgeprägte Linsentrübung (grauer Star, Katarakt) kann nur durch die operative Entfernung der Linse behandelt werden. Heutzutage werden IOL s (Intraokularlinsen) routinemäßig im Rahmen der Katarakt Extraktion (eine der häufigsten operativen Eingriffe überhaupt), bei der der Halteapparat der Linse nicht mitentfernt wird, eingesetzt. Allein in Deutschland werden pro Jahr über Katarakt Operationen durchgeführt. Schon 1869 schlug Snellen vor, den nach Katarakteingriffen entstandenen Astigmatismus gegen die Regel chirurgisch zu korrigieren. Ungefähr 30 Jahre später berichteten Lans und Bates über die Durchführung von Entlastungsschnitten und Keilresektionen [19]. 12

13 Den Einsatz von thermischer Energie wurde in den 1980er Jahren von Rowsey und Fjodorow vorgeschlagen. Erneut diskutiert wurde die chirurgische Astigmatismuskorrektur durch Arbeiten von Sato (Entlastungsschnitte), Barraquer (semilunare Resektion), Troutman (Keilresektion und tangentiale bogenförmige Keratotomie bei postoperativem Astigmatismus nach Keratoplastik) und Ruiz (astigmatische trapezförmige Keratotomie bei kongenitalem Astigmatismus). Seitdem 1949 der Londoner Arzt Harold Ridley bei einer seiner Patientinnen erstmals und erfolgreich eine Katarakt Operation mit Implantation einer IOL durchgeführt hat (PMMA = Polymethylmethacrylat, Plexiglas), gibt es die Möglichkeit, die eingetrübte und während der Katarakt Operation entfernte Linse durch eine Kunstlinse zu ersetzen [84]. Da es jedoch noch keine Kenntnisse über die Berechnung der Intraokularlinsenstärke vorlagen, richtete sich seine Kalkulation nach den Dimensionen der natürlichen Linse, was zur Folge hatte, dass die implantierte Linse zu dick und zu stark brechend war. Postoperativ fand sich eine hochmyope Refraktion, aber die Operation war insgesamt gut gelungen. In den folgenden Jahrzehnten wurden viele verschiedene Formen, Materialien und intraokulare Fixationsmöglichkeiten für die Kunstlinsen entwickelt und getestet. Die weitere Entwicklung der Kunstlinsen zeichnete sich durch einen ständigen Wechsel von Erfolgen und Misserfolgen aus. Mit der Weiterentwicklung der katarakt chirurgischen Techniken (ECCE, Phakoemulsifikation, Kapsulorhexis) kam es in den letzten 20 Jahren zu einem besonders erfolgreichen Zusammenwirken von Kunstlinsenentwicklung und Operationsmethoden. Das Indikationsspektrum zur Intraokularlinsenimplantation und zur Katarakt Chirurgie ganz allgemein weitete sich dabei ständig auf weitere Patienten und Altersgruppen aus. In jüngerer Zeit begann sich die Intraokularlinsenchirurgie von der klassischen Katarakt Chirurgie zu lösen, so dass im Rahmen von refraktiven Eingriffen klare Linsen operiert werden bzw. Kunstlinsen zur Korrektur höhergradiger Ammetropien in phake Augen implantiert werden. Diese Entwicklung war insbesondere aufgrund hoher Erfolgs und niedrigerer Komplikationsrate in der klassischen Katarakt und Intraokularlinsenchirurgie möglich [3, 86]. 13

14 Sehr wichtig für eine erfolgreiche Linsenimplantation ist es, präoperativ individuell für jeden Patienten die optimale Brechkraft der Kunstlinse zu berechnen. Dazu benötigt man u. a. die präzise Messung der Achsenlänge des betreffenden Auges. Früher verwendete man dazu Röntgenstrahlen (Haigis) zeigten Weinstein et al., dass es möglich ist, diese Daten mittels Ultraschall zu ermitteln. Erst in den letzten Jahren gelang es der Firma Carl Zeiss Jena, ein Gerät auf der Grundlage eines Patents des Wiener Physikers A. F. Fercher zu entwickeln, das die Achsenlänge des Auges mit Laserlicht messen kann (IOL Master). Es wurde belegt, dass das Sehen der Patienten nach Katarakt Extraktion mit Implantation einer IOL nicht besser war, als bei gesunden Patienten (ohne Katarakt Extraktion) gleichen Alters. Diese Ergebnisse waren überraschend, denn die Kunstlinse sollte durch ihre klare Optik der natürlichen kristallinen Linse überlegen sein. Bei den darauf folgenden Überlegungen nach möglichen Erklärungen hierfür begann man, an den optischen Abbildungsfehlern zu forschen. Nachdem die Brechkraft der Intraokular Linsen beispielsweise durch Berücksichtigung der sphärischen Aberration verbessert werden konnte, musste es auch die Möglichkeit geben, bei allen Patienten die gewünschte Zielrefraktion zu erreichen. Durch die Untersuchungen mittels IOL Master und der Verbesserung der Berechnung der Kunstlinse wurde eine präzisere und individuelle IOL Kalkulation möglich [6, 55, 94, 95, 96]. Die Implantation von torischen Kunstlinsen ist eine vielversprechende Methode zur refraktiven Korrektur eines kornealen Astigmatismus. Diese Linsen wurden im vergangenen Jahrzehnt aus verschiedenen Materialien entwickelt und im Laufe der Zeit mit rotationsstabileren Haptiken versehen. Mit der Implantation torischer Linsen lässt sich der unkorrigierte Visus v. a. von Patienten mit höherem Astigmatismus insbesondere bei der Kataraktoperation deutlich verbessern. Die reguläre und symmetrische Hornhauttopographie ist Voraussetzung für die erfolgreiche Implantation einer torischen Intraokular Linse. Ebenso wichtig für den visuellen Erfolg ist die Rotationsstabilität der Linsen, die vom Linsendesign abhängig ist. 14

15 Es gibt faltbare Silikonlinsen mit undulierten PMMA Haptiken und faltbare IOL`s mit Plattenhaptiken aus Silikon und Acryl. Rotiert die Linse postoperativ um ca. 8 gegenüber der intendierten Achse, gehen ca. 25% der astigmatischen Wirkung verloren, bei 15 Rotation sind es bereits 50% und bei einer Rotation über 30 entsteht ein größerer Astigmatismus als vor der Operation [13]. Eine weitere Möglichkeit der Hornhautdiagnostik ergab sich 1989 mit dem Erscheinen des ersten, nach dem Placidoprinzip arbeitenden Videokeratometer. Damit setzte eine neue Phase der Oberflächendiagnostik der Hornhaut ein. Die früheren Geräte arbeiteten noch auf der Basis eines Streckenvergleichs. Die Distanzen zwischen den einzelnen Ringen der von der Kornea reflektierten Placidoscheibe wurde mit den Strecken abgespeicherter Bilder von Eichkugeln verschiedener Radien verglichen und daraus die lokalen Radien errechnet. Die Wiedergabe sphärischer Flächen gelang damit ausgezeichnet, mit der Erfassung der wahren Form der Kornea hatten die damaligen Geräte hingegen ausgesprochen Mühe. Zusätzliche Fehler verursachte die Distanzabhängigkeit des Messresultats [30]. 2.3 Refraktion Es gibt verschiedene keratorefraktive Verfahren (z. B. T Inzision, PRK, LASIK, PARK = photoastigmatische refraktive Keratektomie) die zur Korrektur eines Astigmatismus angewandt werden können, jedoch die meisten stellen ein irreversibles Verfahren dar, deren Langzeitkomplikationen noch nicht abschließend geklärt sind. Eine Ausnahme stellt z. B. die Implantation von ICRS (Intrastromale Corneale Ringsegmente) dar. Die Implantation individuell gefertigter torischer Intraokularlinsen stellt eine effektive Alternative zur Korrektur eines höhergradigen Hornhautastigmatismus dar. Der Erfolg der Kataraktoperation mit Implantation torischer Intraokularlinsen wird für die Patienten hauptsächlich durch den postoperativen Visus ohne Korrektur fassbar. 15

16 So wird natürlich eine Operation von Patienten als erfolgreich betrachtet, wenn der postoperative unkorrigierte Visus deutlich besser als der präoperative ist [111]. Das Erreichen einer möglichst geringen postoperativen Restrefraktion bei bestmöglichem Visus ist das Ziel der Operation mit Implantation einer torischen Intraokularlinse. Hervorragende Ergebnisse durch die Implantation torischer IOL wurden schon in früheren Arbeiten postuliert [1, 13, 26, 27, 70, 83, 103, 107]. Es wurden verschiedene Studien mit verschiedene IOL Materialien durchgeführt, in denen dieses Ziel sogar deutlich überschritten wurde [13, 104, 107, 115]. Die Patienten, die für eine solche Operation in Frage kämen, müssen sorgfältig ausgewählt werden. Patienten mit hoher Anisometropie, einem hohen, mit Brille nicht zu korrigierenden Astigmatismus oder mit Kontaktlinsenunverträglichkeit, sowie Patienten mit postoperativem regulärem Astigmatismus nach Keratoplastik oder refraktiver Hornhautchirurgie wären die Patienten, die von der Implantation torischer IOL`s profitieren würden, insbesondere bei gleichzeitigem Vorliegen einer operationswürdigen Katarakt [24, 29, 57, 58, 63, 64]. Das Ziel ist eine wesentliche Verbesserung des korrigierten und unkorrigierten Visus sowie die erhebliche Reduktion des Gesamtastigmatismus bei Patienten mit hohem Astigmatismus. Um dieses Ziel einer möglichst geringen postoperativen Restrefraktion erreichen zu können, muss insbesondere auf eine präoperativ zuverlässige Keratometrie und Biometrie, sowie der biometrischen IOL Kalkulation z. B. nach der Haigis Formel (Anhang 1) geachtet werden [1, 13]. Die Berechnung der torischen Linsen erfolgt, indem man mit den zwei Keratometriewerten des Astigmatismus die Haigis Formel zweimal berechnet und damit zwei rein sphärische Linsen. Die Differenz dieser beiden Ergebnisse gibt den Torus der zu implantierenden torischen IOL an. Weiterhin ist die Einbeziehung der Physik gekreuzter Sphärozylinder erforderlich [26]. Die Intraokularlinse muss astigmatisch sein, um den postoperativ unverändert bestehenden Hornhautastigmatismus auszugleichen und eine sphärische Gesamtwirkung zu erzielen [27]. Dieses Ziel ist zu erreichen mittels IOLs, die mindestens eine torische Oberfläche besitzen [103, 107]. 16

17 Um einen möglichst großen Erfolg verbuchen zu können, muss die Beschaffenheit der torischen IOL und deren Rotationsstabilität beachtet werden [13, 20, 26, 27, 99, 115]. Bei der Rotation der torischen IOL kommt es physikalisch optisch zu einer Verdrehung der Achsen von zwei sich überlagernden Sphäro Zylinderlinsen, nämlich Kornea und IOL. In optimaler Position, d. h. ohne Rotation, gleichen sich die zylindrischen Anteile von Kornea und IOL (der optischen Ebene der Kornea) genau aus und es entsteht eine reine Sphäre. Wenn die Linse postoperativ um ca. 8 rotiert, geht ca. 25% der astigmatischen Wirkung verloren, bei 15 Rotation sind es schon 50% und bei 30 gehen 100% der astigmatischen Wirkung verloren, was zur Folge hat, dass ein größerer postoperativer Astigmatismus vorliegt als vor der Operation. Im ungünstigsten Fall, d. h. bei einer IOL Rotation von 90, addieren sich die Zylinderstärken und der präoperative Astigmatismus wird verdoppelt (Abb. 12). Wie in der Literatur zu finden kamen Rotationen um mehr als 30 unterschiedlich häufig vor, was auch zum Teil auf die Beschaffenheit der Linse zurückzuführen war. Dies wurde in verschiedenen Arbeiten (Tab. 1) untersucht und dargestellt [13, 18, 27, 68, 72, 78, 90, 106, 117]. Abb. 12: Effekt der Rotation von 2 Zylinderlinsen gleicher Stärke gegeneinander (aus Gerten et al., Ophthalmologe 2001) (IOL = Intraokularlinsen) 17

18 Tabelle 1: Rotation torischer IOL`s (= Intraokularlinsen) um mehr als 30 Shimizu et al % PMMA 13,5 mm C-Haptik n=47 Werblin % PMMA 14 mm J-Haptik n=28 Grabow % Silikon 10,8 mm Plattenhaptik n=81 Patel et al % Silikon 10,5 mm Plattenhaptik n=25 9% Silikon 13,5 mm C-Haptik (PMMA) n=23 Ruhswurm et al % Silikon 10,8 mm Plattenhaptik n=37 Sun et al % Silikon 10,8 mm Plattenhaptik n=130 Gerten et al % PMMA 13,5 mm undulierte C-Haptik n=26 Till et al % Silikon 10,8 + 11,2 mm Plattenhaptik n=100 Chang % Silikon 11,2 mm Plattenhaptik n=50 Buchwald % PMMA 11,6 mm undulierte Z-Haptik n=3 Warlo et al % Silikon Faltbare C Haptik n=25 0% Silikon Faltbare Z Haptik n=25 Um die postoperative Zyklorotation so gering wie möglich zu halten wird präoperativ die Achsenlage im Sitzen an der Spaltlampe auf das Auge projiziert und dokumentiert, sowie am sitzenden Patienten mit Methylenblau in Tropfanästhesie am Kornearand markiert, da durch die parabulbäre Anästhesie oder Lagerung des Kopfes leicht Bulbusrotationen über 15 entstehen können. Auf dem Operationstisch kann dann die 0 / 90 Achsenmarkierung leicht wiedergefunden werden und von dort aus auch jede beliebige andere Achse lokalisiert werden. So kann die torische Intraokularlinse später exakt positioniert werden. Postoperativ wird dann die Achsenlage der implantierten torischen Linse im regredienten Licht an der Spaltlampe bei maximaler Mydriasis photodokumentiert und durch Projektion des Spaltes der Spaltlampe auf die Linsenachse vermessen [5, 110, 112]. Betrachtet man die vielen Studien zum Rotationsverhalten von torische Intraokularlinsen sieht man die immense Wichtigkeit einer genauen präoperativen Messung und Berechnung der IOLs. 18

19 2.4 Astigmatismuskorrektur mittels refraktiver Chirurgie Zu den lamellären Techniken gehören u. a. die automatisierte lamelläre Keratoplastik (ALK), die Laser in situ Keratomileusis (LASIK), die photorefraktive Keratektomie (PRK) und die Laserassistierte epitheliale Keratomileusis (LASEK). Bei der ALK werden zwei dünne Hornhautscheibchen entfernt und das oberflächliche Gewebescheibchen wird replaziert. Bei der LASIK, die v. a. zur Myopiebehandlung angewandt wird, wird zuerst eine oberflächliche Hornhautlamelle, der sogenannte Flap, mittels eines Mikrokeratoms planparallel präpariert und weggeklappt. Das somit exponierte Hornhautstroma wird mit einem Excimerlaser refraktiv behandelt. Das bestrahlte Gewebe geht innerhalb weniger Nano bis Mikrosekunden in den gasförmigen Zustand über. Bei der Myopie erfolgt eine Abflachung, bei der Hyperopie eine Aufsteilung des freigelegten Hornhautstromas. Anschließend wird der Flap wieder zurück geklappt. Ein Annähen des Flap ist nicht erforderlich, da er sich durch Adhäsionskräfte selbst fixiert [19, 66]. Die besten Ergebnisse dieses Verfahrens wurden bei der rein sphärischen Korrektur einer Myopie von 2 6 Dioptrien erzielt. Bei der LASEK wird die oberste Hornhautschicht mittels Alkohol gelöst und zur Seite geschoben. Die refraktive Korrektur erfolgt auch hier mit dem Excimerlaser. Danach wird die abgelöste Epithelschicht wieder über das Auge gestrichen und mit einer therapeutischen Linse fixiert [66]. Bei der oben genannten Methoden ist neben einer exakten Zentrierung ebenfalls auf die Zyklorotation des Bulbus im Liegen zu achten, den diese kann zu einer falschen Achsenlage bei der Zylinderkorrektur führen [19]. Hierbei ist eine Korrektur eines Astigmatismus bis ca. 3 Dioptrien möglich. Bei der bogenförmigen Keratotomie nach Troutmann werden an einem oder beiden Polen des steilen Hornhautmeridians tiefe Inzisionen in die Hornhaut gelegt. Die optische Zone sollte mind. 6 mm betragen. Eine Inzisionslänge von 2 mm ergibt ca. 1 Dioptrie. 19

20 Die trapezförmige Keratotomie nach Ruiz besteht aus 4 tangentialen und 4 semiradiären Inzisionen an den Endpunkten der tangentialen Einschnitte. Diese Technik kann sowohl bei kongenitalem als auch bei postoperativem Astigmatismus von 6 8 Dioptrien eingesetzt werden. Ein weiteres Verfahren wäre die Keilresektion bei Astigmatismus nach Troutmann, bei dem ein Keil von Hornhautgewebe einer Wunde exzidiert wird. Die erste Inzision, die ca. 0,5 mm breit sein muss, korrigiert ca. 6 8 Dioptrien und mit jeder weiteren 0,1 mm Inzision wird eine zusätzliche Dioptrie korrigiert. Dieses Verfahren bietet eine effiziente Möglichkeit einer Astigmatismuskorrektur von 20 und mehr Dioptrien, v. a. bei Astigmatismuskorrektur nach Keratoplastik [19]. Abschließend lässt sich sagen, dass im Vergleich zu den Excimer Verfahren die chirurgischen Techniken zur Astigmatismuskorrektur ungenauer und schlechter zu standardisieren sind, weil das Ergebnis stark von der Schnitttiefe, der Hornhautdicke und auch vom Operateur abhängig ist. Bei der LASEK z. B. können Epithellücken entstehen, die Sehkraft ist nicht gleich stabil, es können Narben entstehen, die das postoperative Sehen beeinträchtigen können. Bei der LASIK hingegen können postoperativ trockene Augen bestehen, da ca. 80% der Hornhautnerven durch den Mikrokeratomschnitt durchtrennt werden. Dadurch entstehen postoperative Veränderungen, die nicht standardisiert werden können. 2.5 Ziel der Arbeit und Fragestellung Das Ziel dieser Arbeit war, die Messgenauigkeit der Hornhautbrechkraft zweier unterschiedlicher Messgeräte bei Probanden mit einem Astigmatismus herauszufinden. Die Messergebnisse der einzelnen Geräte wurden untereinander und gegenseitig verglichen. Es wurde die Differenz der gemessenen Werte jedes einzelnen Geräts ermittelt und dann gegeneinander in Relation gestellt. 20

21 Es sollte untersucht werden, welches der beiden Geräte am präzisesten und reproduzierbarer die Hornhautbrechkraft misst, bzw. bei welchem Gerät der Messfehler am geringsten ist. 3 Material und Methoden 3.1 Studienaufbau Die durchgeführte Studie basiert auf der prospektiven Erfassung patientenbezogener Daten bei 30 Probanden mit Astigmatismus, insgesamt 60 Augen im Zeitraum eines Jahres (2005/2006). Alle Probanden haben freiwillig bei der Studie teilgenommen und wurden mündlich und schriftlich darüber aufgeklärt. Sie waren mit der Verwendung der erhobenen Daten für Studienzwecke einverstanden. Es erfolgte die Erhebung der objektiven Refraktion mittels Autorefraktor der Firma Canon, Full Auto Ref R F 10 und des bestkorrigiertem Fernvisus. Die Gesamtbrechkraft der Hornhaut wurde mittels IOL Master V.3.01 der Firma Carl Zeiss Meditec AG, Jena und dem Hornhauttopografen CSO Eye Top / Eye Image 6.4. untersucht. Alle durchgeführten Untersuchungen gehören zu den Standardverfahren in der refraktiven Chirurgie und die eingesetzten Geräte sind CE zertifiziert und seit vielen Jahren etabliert. Die Hornhautbrechkraft wurde an drei Messterminen, bei denen jeweils drei Werte erhoben wurden, mit den zwei unterschiedlichen Geräten ermittelt, um dann die Messwerte intra und interindividuell vergleichen zu können. Der Abstand zwischen den einzelnen Terminen sollte mindestens 24 Stunden betragen. Im Vorfeld wurden jegliche Augenirritationen ausgeschlossen, wie z. B. Bindehaut Hornhaut Entzündungen, Hornhaut Stippungen, Sicca Symptomatik, Lidfehlstellungen usw. 21

22 Die ermittelte Häufigkeitsverteilung der Zylinderstärken und der Achsenlage wurde im Kapitel Ergebnisse mittels Boxplots dargestellt. In den Boxplots wurde neben den Minimum und Maximumwerte auch der Median sowie das obere (75%) und das untere (25%) Quantil dargestellt. 3.2 Ein und Ausschlusskriterien Die Probanden, die in die Studie aufgenommen wurden, mussten folgende Voraussetzungen erfüllen: - die Probanden mussten einen Astigmatismus aufweisen - es durften keine Voroperationen am Auge stattgefunden haben - es durften keine Augenentzündungen, kein Keratokonus, keine Hornhautverletzungen, keine Augenerkrankungen vorliegen 3.3 Erhebung der Daten Die Probanden wurden an drei verschiedenen Terminen untersucht. Zu den erhobenen Daten gehörten die objektive Refraktion (Autorefraktor), Visus mit bestmöglicher Korrektur, Messung der Brechkraft der Kornea jeweils mit dem Hornhauttopografen und dem IOL Master (in dpt). Alle Untersuchungen während der gesamten Studie wurden immer vom selben Untersucher durchgeführt. Zunächst wurde mit der Messung der objektiven Refraktion durch den Autorefraktor begonnen. Hierbei wurde der Proband aufgefordert direkt in das Gerät zu blicken, das dann die sphärische Abweichung und den Gesamtastigmatismus in Dioptrien bei dem Probanden bestimmte. Der Untersucher bestimmte dann die Sehschärfe (Visus cc). Die Sehschärfe ist das Auflösungsvermögen des Auges bei optimaler Korrektur von Refraktionsanomalien. Zur Abgrenzung hiervon wird das Auflösungsvermögen des Auges ohne optische 22

23 Hilfsmittel als Sehleistung (Visus sc, Visus naturalis, Rohvisus) bezeichnet. Die Sehschärfe wird subjektiv mit Sehzeichen, sog. Optotypen (Abb. 13) geprüft. Mit Ausnahme der bildhaften Optotypen und Lesetexte basieren sie auf dem Snellen Prinzip, bei dem die Sehzeichen auf 25 quadratische Felder mit einer Seitenlänge von 1 Winkelminute oder einem Vielfachen davon aufgetragen werden. Die Dicke der Sehzeichen betragen jeweils 1 Winkelminute. Zur Ausschaltung von Akkommodationsimpulsen erfolgt die Prüfung der Sehschärfe in einer Entfernung von 4 6 Metern. Zunächst wird bei abgedecktem linken Auge die Sehschärfe am rechten Auge (mit korrigierendem Glas) geprüft, dann wird das Procedere beim linken Auge wiederholt. Der Patient muss mit dem Rücken zum Licht sitzen, damit die Sehproben nicht blenden oder spiegeln. Die Leuchtdichte im Prüfraum sollte etwa 40 cd/m² betragen. Wichtig sind reproduzierbare und standardisierte Prüfungsbedingungen. Die unterschiedlich großen Sehzeichen werden meist mit einem Sehzeichenprojektor dargeboten. Dabei befindet sich der Patient unter dem Sehzeichenprojektor, so dass er die Sehzeichen unabhängig von ihrer Entfernung vom Auge stets unter dem gleichen Sehwinkel wahrnimmt. Neben jeder Sehzeichenreihe ist der entsprechende Visus abzulesen. Die Sehschärfe wird bei der Verwendung einer Sehzeichentafel durch V = d/d ausgedrückt (V = Visus; d = Prüfungsentfernung, D = Entfernung, in der die Balkenbreite der Sehzeichen unter dem Gesichtswinkel von 1 Winkelminute erscheint, bzw. die Entfernung, in der das betreffende Sehzeichen von einer Person mit einer Sehschärfe von 1,0 gerade noch wahrgenommen werden kann, sie ist neben jeder Sehzeichenreihe vermerkt). Die Visusangabe in Bruchform kann bei Bedarf in Dezimalform bzw. Prozentsatz umgerechnet werden. Das korrigierende Glas wird entweder aus einem Brillengläserkasten entnommen und in ein Probierbrillengestell eingesteckt oder mechanisch bzw. elektrisch in einem Phoropter (Abb. 14) eingestellt. 23

24 Abb. 13: Sehzeichen Abb. 14: Der Phoropter Die nächste Messung erfolgte mit dem IOL Master (Abb. 15). Dieses Gerät enthält vier Messinstrumente. Es handelt sich um ein Autorefraktometer, um ein Messinstrument zur Bestimmung der Achsenlänge des Bulbus nach dem optischen non Kontakt Biometrieverfahren, um ein Keratometer zur Bestimmung der vorderen Hornhautkurvatur basierend auf ihrer Brechkraft und schließlich um eine Kamera mit der Möglichkeit die Vorderkammertiefe des Auges auszumessen. 24

25 Für diese Studie wurde ausschließlich die Keratometer Funktion des IOL Masters zur Messung der zentralen Hornhautradien benutzt. Der Messbereich des Keratometers umfasst die Horhautradien von 5 bis 10 mm. Zur Untersuchung platzierte der sitzende Proband sein Kinn auf einer dafür vorgesehenen Kinnstütze und blickte geradeaus. Der Untersucher nahm auf der gegenüberliegenden Seite des Gerätes Platz und führte die Messungen durch. Es wurden an drei Terminen jeweils drei Messungen vorgenommen. Bei der Anwendung dieses Gerätes nutzt man die Prinzipien der optischen Biometrie (Partial Coherence Interferometry). Da das Auge nicht berührt werden muss, ist auch keine Lokalanästhesie nötig, die Hornhaut kann nicht verletzt werden und es besteht keine Infektionsgefahr. Die Messung erfolgte über die Abbildung eines Testmarkenbildes von sechs Messpunkten auf die Hornhaut. Das Keratometermodul des IOL Masters projiziert Bilder von sechs Leuchtdioden unter einem bestimmten Winkel auf die Hornhaut. Eine Kamera sucht den Lichtschwerpunkt der einzelnen runden Lichtflächen auf der Hornhaut um diese als Punkte auswerten zu können und misst anschließend den Abstand der Punkte zueinander. Der Abstand der Punkte ist abhängig von der Krümmung der Hornhaut, so dass man über ihn auf die Radien der Hornhaut schließen kann [69, 70, 87, 88]. Wichtigste Voraussetzung für genaue Messungen ist, dass die Software den Lichtschwerpunkt richtig erkennt. Dies ist für sie bei scharf umgrenzten, kreisrunden Punktbildern auf der Hornhaut am leichtesten. Bei der Messung trockener Augen können die Messmarken verzerrt sein oder sich störende Reflexe durch das Aufreißen des Tränenfilms ergeben. Dadurch kann es zu einer fehlerhaften Bestimmung des Lichtschwerpunktes der runden Flächen durch die Kamera kommen. Zwangsläufig führt das zu einer fehlerhaften Abstandsbestimmung der Punkte zueinander und somit zur Berechnung falscher Hornhautradien. Deshalb ist es von großer Wichtigkeit, die Probanden zwischendurch immer wieder zum Blinzeln aufzufordern, um einen intakten Tränenfilm auf der Hornhautoberfläche sicher zu stellen [69, 70, 87, 88]. 25

26 Abb. 15: Der IOL (Intraokularlinsen) Master 26

27 Die nächste Messstation war der Hornhauttopograf (Abb. 16). Auch hier wird die Messung beim sitzenden Probanden durchgeführt. Der Proband stützt sich wieder in die gegebene Vorrichtung ein und schaut auf einen zentralen grünen Fixationspunkt. Der Untersucher nimmt wieder auf der anderen Seite des Gerätes Platz. Diese Untersuchungsmethode ist ebenfalls schmerzlos für den Probanden, das Auge wird nicht berührt, was eine Anästhesie ebenfalls ausschließt, eine Pupillenerweiterung ist nicht erforderlich. Bei sehr kurzer Aufnahmezeit werden mehr als 9000 Daten in 1,5 sec analysiert. Bei der Untersuchung wird von der Hornhautoberfläche eine Art Landkarte erstellt, die Zonen unterschiedlicher Brechkraft angibt. Das Untersuchungsgerät projiziert konzentrische Ringe (Placido Ringe) auf die Hornhautoberfläche und nimmt ein Spiegelbild davon, entsprechend der Hornhautkrümmung und Gesamtbrechkraft, mit einer Videokamera auf. Anschließend wird das Bild digitalisiert und aus den Ringabständen an vielen tausend ( Datenpunkten) Punkten ein landkartenähnliches Oberflächenrelief der Hornhautbrechkraft berechnet. Außerdem errechnet der Computer die Hornhautbrechkraft mit regulärem Astigmatimus in der ersten (3mm), zweiten (5 mm) und dritten (7mm) optischen Zone, sowie die mittlere Brechkraft der Hornhaut (Sim K). Ebenso können auch unregelmäßige Hornhautastigmatismen kartografiert werden. Die Kamera wird mittels elektrischer Servomotoren und einem Joystick vom Untersucher so eingestellt, dass die digitale Fotografie der Patientenkornea mit maximaler Schärfe und möglichst unter Einschluss der gesamten Korneaoberfläche aufgenommen wurde. Dazu fordert man den Probanden auf, die Augen so weit wie möglich zu öffnen. Ein automatisches Justier und Fokussiersystem mit Fokuskegeltechnologie sowie der Bogenschnittalgorithmus zur exakten Berechnung der Datenpunkte eliminieren vom Benutzer verursachte Abweichungen bei der Messung und garantieren eine hochgenaue, reproduzierbare Erfassung der Hornhautdaten. Diese Untersuchung wurde ebenfalls pro Proband an drei verschiedenen Terminen jeweils dreimal durchgeführt. 27

28 Abb. 16: Der Hornhauttopograf 28

29 3.4 Statistische Auswertung der Daten Die erhobenen Daten wurden in eine Tabelle des Computerprogramms Microsoft Excel aufgenommen. Für die statistische Auswertung wurde das Programm WinSTAT für Microsoft Excel, Version verwendet. Zu dieser Auswertung zählten: - der Mittelwert - das Minimum und das Maximum - die Differenz pro Termin - die Differenz pro Proband - der Median pro Termine - der Median pro Proband - Abweichung in Prozent pro Proband - der Wilcoxon Rangsummentest (unverbundener Test beim Gruppenvergleich und mittels Vorzeichentest beim intraindividuellen Vergleich) - p Wert als Indikator für lokale statistische Signifikanz 29

30 4 Ergebnisse 4.1 Probanden Bei allen 30 Probanden wurden beide Augen pro Proband und damit insgesamt 60 Augen untersucht. Die Geschlechtsverteilung ergab 19 (63%) weibliche und 11 (37%) männliche Probanden im Alter von 22 bis 49 Jahren (Abb. 17). Das Durchschnittsalter war zum Zeitpunkt der Untersuchung 28,23 Jahre. Die Probanden stammten aus Ulm und waren alle freiwillige Probanden, die von stets dem gleichen Untersucher in der Universitäts Augenklinik Ulm untersucht wurden. Altersverteilung Anzahl der Probanden Alter der Probanden in Jahre Abb. 17: Altersverteilung der 30 Probanden 30

31 Bei jedem Probanden wurde der bestkorrigierte Fernvisus (Visus cc) bestimmt. Somit wurde dieser für 60 Augen bestimmt. Die Verteilung des cc Visus der untersuchten Augen fand sich zwischen 0,4 und 1,6 (Abb. 18). Der Median der Visusprüfung betrug 1,0. Visusverteilung 60 Anzahl der Augen ,4 0,8 0,9 1 1,2 1,6 Visus cc aller Augen Abb. 18: Häufigkeitsverteilung des cc (cum correctione) Visus der Einzelaugen Die Ermittlung des Astigmatismus und der Achsenlage der Hornhaut an allen 60 Augen wurde mit zwei verschiedenen Geräten vorgenommen: dem Cornea Scan, bei dem die mittlere Brechkraft, sog. Sim K, ermittelt wurde und dem IOL Master. Die ermittelten Werte der Zylinderstärken an den 60 Augen lagen im Median beim IOL Master bei -1,00 dpt. und beim Cornea Scan bei -0,88 dpt. Als Minimum ergab sich im IOL Master ein Wert von 0,00 dpt. und im Cornea Scan von - 0,58 dpt. Der maximaler Wert lies sich im IOL Master von -3,64 dpt. und im Cornea Scan von -3,49 dpt. ermitteln. Das untere Quantil betrug beim IOL Master -1,56 dpt. und beim Cornea Scan -1,24 dpt. Das obere Quantil betrug beim IOL Master -0,68 dpt., beim Cornea Scan -0,64 dpt (Abb. 19). 31

32 Häufigkeitsverteilung der Einzelwerte aller Augen Cylinderwerte (in dpt) 0-0,5-1 -1,5-2 -2,5-3 -3,5-4 IOL CS Abb. 19: Boxplot der Häufigkeitsverteilung der Zylinderwerte in Dioptrien (IOL = Intraokularlinsen Master; CS = Cornea Scan) Bei der Untersuchung der Achse ergab sich im Median folgende Werte: im IOL Master 90 und im Cornea Scan 90. Das Maximum lag bei beiden Untersuchungsmethoden bei 180 und das Minimum bei 0. Die Quantilberechnung ergab beim IOL Master für das untere 7 und für das obere 163,75. Für den Cornea Scan ergab sich bei unteren Quantil ein Wert von 9,75 und beim oberen Quantil ein Wert von 169 (Abb. 20). Häufigkeitsverteilung der Einzelwerte aller Augen Achsenwerte (in Grad) IOL CS Abb. 20: Boxplot der Häufigkeitsverteilung der Achsenwerte in Grad (IOL = Intraokularlinsen Master; CS = Cornea Scan) 32

33 Die intraindividuelle Streuung der gemessenen Zylinderwerte in Prozent ergab folgende Werte: mit dem IOL Master wurde ein Mittelwert von 0,54% (+/- 0,1%) gemessen und mit dem Cornea Scan ein Mittelwert von 0,32% (+/- 0,07%). Die Streuungsbreite mit dem IOL Master betrug zwischen 0,11% und 1,80%, beim Cornea Scan zwischen 0,05% und 1,23% (Abb. 21). Somit zeigt sich eine geringere Streuung beim Cornea Scan im Vergleich zum IOL Master. Streuung der Zylindereinzelwerte ,5 Prozent (%) 2 1,5 1 0,5 0 IOL CS Abb.21: Punktewolke der Streuung der Zylinderwerte in Prozent (IOL = Intraokularlinsen Master; CS = Cornea Scan) Bei der Auswertung der Streuung der gemessenen Achsenlage ergab sich für den IOL Master ein Mittelwert von 0,55% (+/- 0,57%) und für den Cornea Scan von 0,28% (+/- 0,13%). Die Streubreite liegt für den IOL Master zwischen 0,01% und 3,4% und für den Cornea Scan zwischen 0,00% und 2% (Abb. 22). Auch hier sieht man im Vergleich zwischen beide Messmethoden eine geringere Streuung beim Cornea Scan. 33

34 Streuung der Achseneinzelwerte 4 3,5 Prozent (%) 3 2, ,5 1 0,5 0 IOL CS Abb. 22: Punktewolke der Streuung der Achsenwerte in Prozent (IOL = Intraokularlinsen Master; CS = Cornea Scan) 4.2 Ergebnisdarstellung Von speziellem Interesse für diese Arbeit war, ob bei der Messung des Hornhautastigmatismus und der dazugehörigen Achsenlage mit den zwei Geräten (IOL Master, Cornea Scan) ein signifikanter Unterschied besteht. Dazu wurde die prozentuale Streuung der Messungen pro Proband und Untersuchungsmethode berechnet und die Streuung in einem Diagramm gegenüber gestellt. Dabei konnte festgestellt werden, dass die gemessenen interindividuellen, zylindrischen Werte sowohl mittels Cornea Scan als auch mittels IOL Master bei allen 60 gemessenen Augen (100%) unter 2% lagen und somit auch unter der anfangs der Studie festgelegten Irrtumswahrscheinlichkeit von 3% (Abb. 23). 34

35 Prozentuale Streuung: Zylinderbrechkraft Anzahl Augen < 1,0% 1,01-2,0% 2,01-3,0% > 3,0% IOL CS Abb. 23: Messwertstreuung der Zylinderbrechkraftwerte in Prozent (IOL = Intraokularlinsen Master; CS = Cornea Scan) Bei den gemessenen Achsen Werte konnten wir sehen, dass die prozentuale Abweichung der Werte aller 60 gemessenen Augen mittels Cornea Scan kleiner als 3% waren. Bei den mittels IOL Master gemessenen Werte fanden wir einen Wert (1 von 60 = 1,7%) der über 3% lag und ebenso einen Wert (1,7%) der gleich 3% war, d. h. es waren insgesamt 2 Werte (2 von 60 = 3,3%) die außerhalb der Irrtumswahrscheinlichkeit lagen (Abb. 24). Prozentuale Streuung: Zylinderachse 60 Anzahl der Augen < 1,0% 1,01-2,0% 2,01-3,0% > 3,0% IOL CS Abb. 24: Messwertstreuung der Achsenwerte in Prozent (IOL = Intraokularlinsen Master; CS = Cornea Scan) 35

36 Beim Vergleich der prozentualen Abweichung der beiden Messmethoden zeigt sich, dass bei der Messung der astigmatischen Brechkraft die Ergebnisse mittels Cornea Scan eine geringere Abweichung haben als die mittels IOL Master. Dies kann man daran erkennen, dass 56 von 60 Werte (93,3%) beim Cornea Scan und 52 von 60 Werte (86,7%) beim IOL Master unter 1% liegen (Tab. 2). Tabelle 2: Zylindermesswertabweichung in Prozent (IOL = Intraokularlinsen Master) Abweichung IOL Master Cornea - Scan < 1,0% 52/60 = 86,7% 56/60 = 93,3% 1,0 2,0% 8/60 = 13,3% 4/60 = 6,7% 2,0 3,0% 0/60 = 0,0% 0/60 = 0,0% > 3,0% 0/60 = 0,0% 0/60 = 0,0% Im Vergleich beider Messmethoden bei der prozentualen Achsenabweichung zeigte sich, dass 54 von 60 (90,0%) Cornea Scan Werte und 47 von 60 (78,3%) IOL Master Werte unter 1% lagen (Tab. 3). Tabelle 3: Achsenmesswertabweichung in Prozent (IOL = Intraokularlinsen Master) Abweichung IOL Master Cornea Scan < 1,0% 47/60 = 78,3% 54/60 = 90,0% 1,0 2,0% 11/60 = 18,3% 6/60 = 10,0% 2,0 3,0% 1/60 = 1,7% 0/60 = 0,0% > 3,0% 1/60 = 1,7% 0/60 = 0,0% 36

37 Vergleicht man allerdings die prozentuale Abweichung der gemessenen interindividuellen Werte, zeigt sich, dass sie sich doch deutlich unterscheiden, obwohl die Messungenauigkeit der Messungen pro Proband fast immer unter 3% lag (Tab. 2 und 3, Abb. 23 und 24). Um diese subjektive Feststellung zu konkretisieren wurde hier der Wilcoxon Rangsummenwert Test, ein Test zum Vergleich zweier abhängiger Zufallsgrößen, angewandt. Mit diesem Test wird untersucht, ob ein Unterschied zwischen den zwei Untersuchungsmethoden vorliegt oder nicht. Dieser ergab für die prozentuale Abweichung, sowohl für die astigmatischen Brechkraft Werte als auch die Achsen Werte ein hoch signifikantes Ergebnis (p<0,1). Betrachtet man sich nun die Differenzen (Maximum Minimum) der 9 einzelnen Zylinderwerte pro Proband kann man sehen, dass sich die meisten Differenzen beim IOL Master (36 von 60 = 60%) und beim Cornea Scan (55 von 60 = 91,7%) unter 0,5 Dioptrien befinden, wobei beim Cornea Scan die meisten sogar unter 0,25 Dioptrien (39 von 60 Werte = 65%) liegen. Vergleicht man die Differenzen vom IOL Master vs. Cornea Scan ergeben sich die meisten Differenzen ebenso unter 0,25 Dioptrien (Abb. 25). Rechnet man die Signifikanz der Differenzen der einzelnen Messmethode mit dem Wilcoxon Rangsummentest aus, ergibt sich ein signifikanter Unterschied (p < 0,1). Zylinderbrechkraftwertdifferenz Anzahl der Fälle < 0,25 0,26-0,5 0,51-0,75 0,75-1,0 > 1,0 Dioptrien IOL CS Abb. 25: Verteilungsdiagramm der gemessenen Zylinderbrechkraftwertdifferenzen (IOL = Intraokularlinsen Master; CS = Cornea Scan) 37

38 Bei den gemessenen Achsen findet man beim IOL Master die meisten Streuungswerte (30 von 60 = 50%) unter 10 Grad. Ebenso verhält es sich mit den Differenzen beim Cornea Scan, hier finden wir sogar 76,7% (46 von 60) unter 10 Grad, wobei davon 41,7% sogar unter 5 Grad Differenz liegen. Bei den Differenzen zwischen 10 und >20 sieht man den Unterschied zwischen Cornea Scan und IOL Master ganz deutlich (Abb. 26). Rechnet man hier ebenfalls die Signifikanz der Differenzen mittels Wilcoxon Rangsummentest aus, ergibt sich auch hier ein signifikanter Unterschied (p < 0,1). Achsendifferenz 30 Anzahl der Fälle bis > 20 Grade IOL CS Abb. 26: Verteilungsdiagramm der gemessenen Achsenwertdifferenzen (IOL = Intraokularlinsen Master; CS = Cornea Scan) 38

39 5 Diskussion Die durchgeführte Studie basiert auf der prospektiven Erfassung probandenbezogener Daten bei 30 Probanden mit insgesamt 60 Augen im Zeitraum eines Jahres (2005/2006) zur Feststellung der inter und intraindividuellen Messwertstabilität der gemessenen Astigmatismuswerte. Hierbei wurden die Messdaten zweier unterschiedlicher Geräte ausgewertet, im Hinblick auf den Zylinder und den Achsenmesswert. Weitere Parameter wie der Visus und die Refraktion für den bestkorrigierten Visus wurden ebenfalls erfasst. 5.1 Gesamtbrechkraft und Gerätevergleich Allein in Deutschland werden jährlich ca Katarakt Operationen durchgeführt. Es hat sich gezeigt, dass die einzusetzende Kunstlinse, aufgrund einer von den Messgeräten falsch gemessenen Gesamtbrechkraft, nicht die für den Patienten passende Stärke (in Dioptrien) hatte. Damit wurde das für die Kataraktoperation als normal angesehene postoperative Refraktionsergebnis von +/- 1,0 Dioptrie in manchen Fällen deutlich überschritten und es musste teilweise eine Re OP mit Einsetzen einer neuen Kunstlinse durchgeführt werden [30, 31, 97, 101]. Für die korrekte Berechnung einer Kunstlinse sind mehrere Faktoren erforderlich: 1. Die axiale Länge des Bulbus: diese wird entweder durch das A Scan Ultraschallverfahren oder mittels optischer Biometrie unter Verwendung der optischen Kohärenztomografie (IOL Master) ermittelt. Eine Beeinflussung der Längenmessung des Bulbus durch vorherige refraktive Chirurgie (z. B. LASIK, LASEK) ist nicht bekannt [30, 31, 95, 96]. 39

40 2. Die Zielrefraktion: normalerweise wählt man eine Zielrefraktion mit dem sphärischen Äquivalent zwischen 0,0 und -3,0 Dioptrien. Diese Zielrefraktionswerte können problemlos in die entsprechenden Formeln eingegeben werden und unterliegen keiner Beeinflussung durch vorherige refraktive Chirurgie. 3. Die Vorderkammertiefe bei Verwendung der HAIGIS Formel: diese kann mit der optischen Kohärenztomografie problemlos bestimmt werden. Bisher wurde in der Literatur von keinerlei Beeinflussung durch vorangegangene refraktive Chirurgie berichtet. 4. Die Hornhautbrechkraft: sie ist schließlich der Faktor, der am anfälligsten auf die refraktive Hornhautchirurgie reagiert. In der Literatur finden sich zahlreiche Fälle, in denen über eine zu hohe Messung der Hornhautbrechkraft nach LASIK oder LASEK berichtet wird [9, 30, 31, 93, 94]. Ein weiterer Parameter, der die gemessenen Hornhautmesswerte verfälschen könnte, ist der Einfluss des Tränenfilms auf die Keratometermessung mit dem IOL Master und dem Cornea Scan. Es wird empfohlen, die Messungen ohne Gabe von Tränenersatzflüssigkeit bei Patienten mit unauffälligem Augenbefund durchzuführen [87, 88]. Alle Topografiegeräte messen den Hornhautastigmatismus anhand von auf die vordere Hornhautoberfläche projizierten Kreisen, deren Radius in Millimeter dargestellt werden. Eine wichtige Voraussetzung für genaue Messungen ist, dass die Software den Lichtschwerpunkt richtig erkennt. Dies ist für sie bei scharf umgrenzten, kreisrunden Punktbildern auf der Hornhaut am leichtesten. Bei der Messung trockener Augen können die Messmarken verzerrt sein oder sich störende Reflexe durch das Aufreißen des Tränenfilms ergeben. Dadurch kann es zu einer fehlerhaften Bestimmung des Lichtschwerpunktes der runden Flächen durch die Kamera kommen. Zwangsläufig führt das zu einer fehlerhaften Abstandsbestimmung der Punkte zueinander und somit zur Berechnung falscher Hornhautradien. Deshalb ist es von großer Wichtigkeit, die Probanden zwischendurch immer wieder zum Blinzeln aufzufordern, um einen intakten Tränenfilm auf der Hornhautoberfläche sicher zu stellen [69, 70, 87, 88]. 40

41 Diese Fehlerquelle konnte in der vorliegenden Studie ausgeschaltet werden, in dem nur augengesunde Probanden aufgenommen wurden und sie trotzdem immer wieder zum Blinzeln aufgefordert wurden. Der ermittelte Radius wird anhand eines schon seit hundert Jahren gebräuchlichen Umrechnungsfaktors nach JAVAL von n = 1,3375 in Dioptrien Brechkraft der Hornhaut umgerechnet. Dieser Faktor wurde mit geringen Modifikationen für das refraktiv nicht voroperierte Auge auch immer wieder in seiner Richtigkeit bestätigt, z. B. von HELMHOLTZ oder BINKHORST. In der vorliegenden Arbeit verwendete der Hornhauttopograf einen Umrechnungsfaktor von n = 1,33750 und der IOL Master einen Umrechnungsfaktor von n = 1, Dieser Umrechnungsfaktor stimmt allerdings nicht mehr für Augen, deren vordere Hornhautoberfläche nach refraktiver Hornhautchirurgie (z. B. LASIK, LASEK, PRK) abgetragen wurde. Dies liegt daran, dass die vordere Hornhautfläche durch den Abtrag abgeflacht ist und damit nicht mehr sphärisch zur Hornhautrückfläche, die durch die Hornhautchirurgie keinerlei Veränderungen erfährt, verläuft. Durch ein solch geändertes Verhältnis von Hornhautvorderfläche zu Hornhautrückfläche stimmen die Umrechnungsfaktoren, die für ein Auge mit gleicher Krümmung von Hornhautvorderfläche zu Hornhautrückfläche ausgelegt sind, nicht mehr. Die Folge davon ist die in der Literatur oft berichtete zu starke Messung der Gesamthornhautbrechkraft durch die Keratometrie und eine daraus folgende Implantation einer zu schwachen Intraokularlinse. In dieser Arbeit musste dies allerdings nicht berücksichtigt werden, da keiner der Teilnehmer vorher eine refraktere Hornhautchirurgie erfahren hatte [88]. Das Ziel dieser Arbeit war es, anhand von Messungen an 60 Augen die Messgenauigkeit der Gesamthornhautbrechkraft zweier unterschiedlicher Messgeräte bei Patienten mit einem Astigmatismus gegenüberzustellen um herauszufinden, welches dieser zwei Geräte am präzisesten und reproduzierbarer die Hornhautbrechkraft misst, bzw. bei welchem Gerät der Messfehler am geringsten ist. 41

42 Die Messungen erfolgten an drei verschiedenen Terminen mit jeweils drei Messungen pro Auge sowohl mit dem IOL Master als auch mit dem Cornea Scan. Wie schon die Untersuchungen von Butcher und O`Brien (1991) in der die Reproduzierbarkeit von Biometrie und Keratometrie Daten zeigten, ist eine Anzahl von drei Messungen der Biometrie und Keratometrie ausreichend, um genaue Ergebnisse der IOL Kalkulation zu erhalten. Diese Mindestanzahl der einzelnen Messungen wurde bei der hier durchgeführten Untersuchungen zugrunde gelegt [17, 109]. Alle Untersuchungen wurden von einem einzigen Untersucher vorgenommen, um untersucherabhängige Messfehler zu vermeiden, obwohl schon wissenschaftliche Arbeiten durchgeführt wurden, die gezeigt haben, dass die optische Biometrie ein hochpräzises Untersuchungsverfahren ist, dass untersucherunabhängige Messergebnisse liefert [113]. In dieser Arbeit konnte festgestellt werden, dass sowohl bei der Messung des Hornhautastigmatismus als auch bei der dazugehörigen Achsenlage ein signifikanter Unterschied zwischen beiden Geräten (IOL Master und Cornea Scan) besteht, obwohl die gemessenen interindividuellen zylindrischen Werte bei beiden Untersuchungsmethoden unter 2% lagen und somit auch unter der anfangs festgelegten Irrtumswahrscheinlichkeit von 3%. Bei den intraindividuell gemessenen Hornhautzylinderwerte fand sich beim IOL Master ein Mittelwert von -1,18 dpt. und beim Cornea Scan von -1,07 dpt. Im Median entsprach dies beim IOL Master einen Wert von -1,00 dpt. und beim Cornea Scan von -0,88 dpt. Dadurch ergibt sich eine prozentuelle Streuung beim IOL Master von 0,54% und beim Cornea Scan von 0,32%. Hierbei sieht man, dass die mittels Cornea Scan gemessenen Werte bei den einzelnen Probanden weniger streuten und somit im intraindividuellen Test stabiler sind. 42