DE102005022683A1

DE102005022683A1 - Kontaktlinsen zur Kompensation charakteristischer Abbildungsfehler zur Verbesserung der Abbildungsqualität optischer Systeme

Info

Publication number: DE102005022683A1
Application number: DE200510022683
Authority: DE
Inventors: Andreas Holschbach
Original assignee: Holschbach Andreas Dr
Current assignee: Holschbach Andreas Dr
Priority date: 2005-05-17
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2006-11-23

Abstract

Kontaktlinsen zur Kompensation von Abbildungsfehlern, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktlinsenrückfläche eine Freiformfläche ist, die einen charakteristischen Abbildungsfehler erzeugt, der durch die Freiformfläche der Kontaktlinsenvorderfläche unter Berücksichtigung der Brechzahl von Luft, Kontaktlinsenmaterial und Tränenflüssigkeit kompensiert wird, wenn die Kontaktlinse auf der Hornhaut aufsitzt, ausgenommen hierbei ist die sogenannte bitorisch kompensierte Kontaktlinse oder Kontaktlinse mit torischer rotationssymmetrischer Rückflächengestaltung und die optische Wirkung einer sphärischen Kontaktlinse, bei der der ausgewählte Abbildungsfehler die bekannte Aberration Astigmatismus (Zylinder) ist.

Description

Der Oberbegriff Kontaktlinsen steht für alle Sehhilfen die in unmittelbarem Kontakt mit dem Auge getragen werden und neben Brillengläsern zur Korrektur optischer Fehlsichtigkeiten menschlicher Augen gehören.
Eine Anpassung von Kontaktlinsen aus optischen Gründen ist dann gegeben, wenn Kontaktlinsen optisch günstiger sind als Brillengläser und zu einer Verbesserung der Sehleistung führen.

Unter einer optimalen Kontaktlinsenanpassung versteht man die Anreihung aller Etappen die zu einer optimalen Sehschärfe und komfortablem Sehen des Patienten bei beschwerdefreiem Tragen der Kontaktlinse führen.

Die Anforderungen die somit an eine Kontaktlinsenanpassung gestellt werden sind im wesentlichen zum einem ein sicheres und optimales Sitzverhalten, das durch die Kontaktlinsenrückflächenform bestimmt wird, zum anderen eine gute optische Abbildungsqualität, die durch die optische Wirkung der Kontaktlinse bestimmt wird. Die Grenzen der kontaktoptischer Versorgung mittels konventioneller Kontaktlinsen können deshalb optischer oder anpasstechnischer Art sein.

In einem nicht unerheblichen Anteil von Fehlsichtigen oder bei medizinischen Indikationen ist die brillenoptische Versorgung unzureichend und es muss auf eine kontaktoptische Versorgung umdisponiert werden, da Kontaktlinsen in vielen unterschiedlichen Geometrien und optischen Wirkungen herstellbar sind.

Damit ein guter Sitz in diesen besonderen Sonderfällen oder bei schwerwiegenden Augenerkrankungen optischer Medien, wie z. B. beim Keratokonus, gewährleistet werden kann, werden Kontaktlinsen mit sehr unterschiedlichen Kontaktlinsenrückflächenformen zwischen Zentrum und Peripherie benötigt. Eine entsprechende Änderung der Kontaktlinsenform führt zu einer guten Verträglichkeit aber verminderter optischer Wirkung und umgekehrt.

Die Kontaktlinsenanpassung erfolgt individuell nach einer topographischen Messung der Hornhautoberfläche, nach der Ermittlung der optischen Korrekturdaten unter Beachtung aller für die jeweilige Kontaktlinsenanpassung notwendigen Bedingungen. Die erste Anpasskontaktlinse wird entsprechend den zuvor ermittelten Daten ausgesucht und eingesetzt.

Anpasstechnische Probleme ergeben sich, wenn zentrale sowie periphere Auflageflächen der Kontaktlinsen auf der Hornhaut zu ausgeprägt werden. Bei einer Keratokonuserkrankung liegt dieser Fall bei zunehmender Ektasie vor. Um gerade solchen außergewöhnlichen Hornhautgeometrien gerecht zu werden ist es notwendig, die Kontaktlinsenrückfläche entsprechend der Hornhautgeometrie anzupassen um dem Patienten eine optimale Verträglichkeit zu gewährleisten.

Die kegelförmige Vorwölbung der Hornhaut beim Keratokonus führt zu einer erheblichen Sehverschlechterung, gekennzeichnet durch anormal starke Aberrationsfehler und Verzerrungen mit tiefem Effekt auf die optische Abbildungsqualität des Netzhautbildes. In der Medizin werden die refraktiven Anomalien, die mit einer Keratokonuserkrankung in Verbindung gebracht werden, als „irregulärer Astigmatismus" bezeichnet.

Die Hornhauttopographie eines Keratokonuspatienten zeigt im Apexbereich besonders steile Hornhautradien die zur Peripherie sehr stark abflachen. Dies führt zu unterschiedlichen Seheindrücken verbunden mit schlechter optischer Abbildungsqualität.

Durch diese aus anpasstechnischen Gründen notwendige Rückflächengestaltung der Kontaktlinse, werden einzelne Abbildungsfehler induziert. Nach erfolgter Kontaktlinsenanpassung wird die erforderliche Zusatzkorrektion – die sogenannte Überrefraktion – über die angepasste Anpasskontaktlinse ermittelt, die zu einer optimalen Sehschärfe führen soll. Die einzelnen induzierten Abbildungsfehler sind mit einer schlechten Abbildungsqualität des Kontaktlinsenträgers verbunden und können somit die Bestimmung der Überrefraktion mit aufgesetzter Kontaktlinse erschweren und somit die Refraktionsergebnisse verfälschen.

Die konventionellen Anpasskontaktlinsen, die aus einem herkömmlichen Kontaktlinsenanpasslager eines Kontaktlinsenspezialisten entnommen werden, berücksichtigen diese induzierten Abbildungsfehler nicht.

Der wesentliche Nachteil der herkömmlichen Anpasskontaktlinsen ist, dass durch eine freie Gestaltung der Kontaktlinsenrückfläche Abbildungsfehler induziert werden, die bei der Ermittlung der Überrefraktion zur Verfälschung der Refraktionsergebnisse führen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Kontaktlinsenanpasspraxis bei der Überrefraktionsermittlung Anpasskontaktlinsen mit einer besseren Sichtkorrektur bereitzustellen.

Ziel der vorliegenden Erfindung, gemäß Anspruch 1 ist es, einzelne Abbildungsfehler, die durch die anpassungstechnisch notwendige Rückflächengestaltung der Kontaktlinse, die eine Freiformfläche ist, induziert werden, durch die Freiformfläche der Vorderfläche der Anpasskontaktlinsen zu kompensieren bzw. zu minimieren, damit bei der Überrefraktion über die angepasste Anpasskontaktlinse möglichst wenige Abbildungsfehler berücksichtigt werden müssen und somit keine ungenauen Überrefraktionen entstehen. Die Freiflächengestaltung erfolgt unter Berücksichtigung der Brechzahl von Luft, Kontaktlinsenmaterial und Tränenflüssigkeit und wenn die Kontaktlinse auf der Hornhaut aufsitzt. Vergleiche 1.

Darstellung der Erfindung
Bei der Fehlsichtigkeit menschlicher Augen wird grundsätzlich zwischen sphärischen und astigmatischen Fehlsichtigkeiten unterschieden. Die Korrektionswirkung des Systems Kontaktlinse – Auge erfolgt dann, wenn sein gemeinsamer Brennpunkt mit dem Fernpunkt des ametropen Auges zusammenfällt.
Anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels des Hornhautastigmatismus wird im folgenden der Gegenstand der Erfindung gemäß Anspruch 1 erläutert.
Bei allen Hornhautastigmatismen wird durch harte Kontaktlinsen die Hornhautvorderfläche als brechende Fläche ausgeschaltet, denn die Tränenlinse gleicht sämtliche Unebenheiten aus. Unmittelbar daraus folgt, dass das brechende System aus Kontaktlinsenvorderfläche und Hornhautrückfläche besteht.
Der Gesamtastigmatismus astigmatischer Augen entspricht dem bei der Refraktionsbestimmung gefundenem Astigmatismus. Der Gesamtastigmatismus kann aus mehreren Komponenten zusammengesetzt sein und auf die Hornhaut, auf die Augenlinse oder auf beide Komponenten zurückzuführen sein. Im Gegensatz zu einer Brillenglaskorrektion, muss die Verteilung der einzelnen Komponenten des Astigmatismus bei der Kontaktlinsenkorrektion bekannt und beachtet werden. Den Hauptanteil liefert fast immer die Vorderfläche der Hornhaut, die nur in seltenen Fällen rotationssymmetrisch ist. Vielmehr weisen senkrecht aufeinander stehende Hornhautmeridiane unterschiedliche Krümmungen auf, wobei dieser Astigmatismus als Hornhautastigmatismus oder äußerer Astigmatismus bezeichnet wird. Meistens handelt es sich um einen Astigmatismus rectus, d. h. die Hornhaut ist im vertikalen Meridian stärker gekrümmt als im horizontalen Meridian. Die Hornhautrückfläche und/oder die Augenlinse verursachen den inneren Astigmatismus, wobei es sich meistens um einen Astigmatismus inversus handelt.
Eine aufgesetzte Kontaktlinse kann den Astigmatismus wesentlich beeinflussen. Zur Korrektion eines geringeren Hornhautastigmatismus kann eine harte, sphärische Kontaktlinse Anwendung finden, da unter dieser die Tränenlinse ausgleichend wirkt. Die optische Wirkung der Kontaktlinse und die der Tränenlinse wird dabei jeweils in Luft berechnet und beide zur Gesamtwirkung addiert. Eine rotationssymmetrische formstabile Kontaktlinse korrigiert somit den äußeren Astigmatismus bis auf einen Rest von ca. 10 %, weil der gegen Tränenflüssigkeit gemessene Astigmatismus der Hornhautvorderfläche nur ca. 10 % des gegen Luft gemessenen Astigmatismus beträgt und als physiologischer Restastigmatismus bezeichnet wird.
Ist die Hornhautform stark torisch wird eine torische Kontaktlinsenrückfläche benötigt. Eine formstabile torische Kontaktlinsenrückfläche erzeugt einen Astigmatismus, der in der Kontaktlinsenoptik als induzierter Astigmatismus bezeichnet wird. Dieser erschwert die Überrefraktion erheblich. Durch die Kompensation auf der Kontaktlinsenvorderfläche entfällt der induzierte Astigmatismus bei der Ermittlung der Überrefraktion. Somit ist die Überrefraktion über eine Anpasskontaktlinse viel einfacher durchzuführen. Die dazugehörige Kontaktlinsengeometrie wird als bitorisch kompensiert bezeichnet.
Das menschliche Auge leidet neben refraktiven Anomalien des Abbildungssystems auch an Aberrationsfehler höherer Ordnung z. B. Koma, sphärische Aberration usw. Diese Bildfehler treten unabhängig von Defokussierung und Astigmatismus auf und haben einen wesentlichen Einfluss auf die Abbildungsqualität und verschlechtern somit die Leistung des Sehsystems.
Die gesamten Aberrationen des Auges können heute z. B. nach dem Shack – Hartmann – Prinzip mit einem Wellenfront – Sensor gemessen und bewertet werden. In US 5,777,719 und US 6,382,793 B1 und im Artikel „Objective measurement of wave aberrations of the human eye with the use of a Hartmann – Shack wave-front sensor" by Liang et al, Optical Society of America 1994, PP 1949–1957 wird die Methode und das Verfahren zur Wellenfronterfassung explizit beschrieben. Ein weiteres Verfahren zur Analyse der optischen Abweichungen stellt der Tscherning Aberrometer dar und wird ausführlich von Mrochen M., Kaemmerer M., Mierdel P., Krinke H.E., Seiler T. im Artikel „Principles of Tscherning aberrometry", Journal of Refractive Surgery, September/Octobr;16(5) 2000, PP. 570–571 beschrieben.
Die gesamten Abbildungsfehler werden mit Hilfe sogenannter orthogonaler Systeme beschrieben. Eine Methode der Zerlegung von Wellenfrontaberrationen beschreibt z. B. die Verwendung von Jacobi Polynomen, Gram – Schmidt Orthogonalization oder der Zernike – Polynomen Znm, die von Born & Wolf in „Principles of Optics", Cambridge University Press, 1999 zur Bewertung und Klassifizierung der Anteile der Abbildungsfehler angewendet worden sind.
Die einzelnen Polynome Z_nm sind einem bestimmten Abbildungsfehler zugeordnet, dessen Anteil mit Hilfe der Koeffizienten c_nm beschrieben wird.
Ein grundsätzliches Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einzelne Abbildungsfehler, die durch die anpassungstechnische notwendige Rückflächengestaltung der Kontaktlinse induziert werden, auf der Vorderfläche der Anpasskontaktlinsen zu kompensieren bzw. zu minimieren, wenn die Kontaktlinse auf der Hornhaut sitzt, damit bei der Überrefraktion möglichst wenige Abbildungsfehler berücksichtigt werden müssen und somit keine ungenauen Überrefraktionen entstehen. Die Gestaltung der Geometrie der Anpasskontaktlinsen erfolgt unter Berücksichtigung der Brechzahl von Luft, Kontaktlinsenmaterial und Tränenflüssigkeit.
Aus der Anpasspraxis sind viele Spezialfälle bekannt bei denen die kontaktoptische Korrektion oft langwierig ist und von bescheidenen Erfolgen begleitet wird, denn oft ist eine ideale Anpassform der Kontaktlinsen mit einer schlechten Abbildungsqualität verbunden. Genau hier findet die vorliegende Erfindung gemäß Anspruch 1 ihre Anwendung.
Dadurch, dass mit aufgesetzter Anpasskontaktlinse gemäß Anspruch 1, die induzierten Abbildungsfehler unter Berücksichtigung der Brechzahl von Luft, Kontaktlinsenmaterial und Tränenflüssigkeit kompensiert werden, ist der Patient in der Lage bei der Ermittlung der Überrefraktion genaue Aussagen zu seiner visuellen Wahrnehmung zu machen. Dadurch können optische Fehlanpassungen weitgehend ausgeschlossen und die Anzahl der Anpassversuche minimiert werden.
Zusätzlich kann dem Linseninteressenten bereits beim ersten Trageversuch die erzielbare Sehleistung mit endgültiger Kontaktlinse demonstriert werden.
In die Basisausstattung eines in der Kontaktlinsenanpasspraxis tätigen Kontaktlinsenspezialisten gehört ein Anpasskontaktlinsenlager. Wichtig ist die zweckmäßige Sortierung der Messlinsensätze, damit schon während der ersten Kontaktlinsenanpassung vollständige Angaben über die endgültig abzugebende Kontaktlinse gewonnen werden können. Jedes Kontaktlinsenlager beinhaltet einen Satz Anpasskontaktlinsen die nach unterschiedlichen Kontaktlinsentypen und diese wiederum nach unterschiedlichen Kontaktlinsengeometrien (effektive Basiskrümmung), Gesamtdurchmessern und Stärken (Scheitelbrechwerten) in geeigneten Abstufungen sortiert sind, um möglichst rasch während der ersten Kontaktlinsenanpassung eine bestsitzende, bestverträgliche und bestkorrigierende Kontaktlinse anzupassen.
Besonders bevorzugt wird das Kontaktlinsenlager wie oben beschrieben aufgebaut, wobei die erfindungsgemäßen Anpasskontaktlinsen gemäß Anspruch 1, in Anpasskontaktlinsensätze gefasst werden, wobei die Anpasskontaktlinsen jedes Anpasssatzes einen induzierten charakteristischen Abbildungsfehler auf der Kontaktlinsenvorderfläche kompensieren.
Dementsprechend beinhaltet beispielsweise Satz 1 die Anpasskontaktlinsen dessen Kontaktlinsenrückfläche eine Freiformfläche ist, die den charakteristischen Abbildungsfehler Koma erzeugt, der durch die Freiformfläche der Kontaktlinsenvorderfläche unter Berücksichtigung der Brechzahl von Luft, Kontaktlinsenmaterial und Tränenflüssigkeit kompensiert wird, wenn die Kontaktlinse auf der Hornhaut aufsitzt. Weitere charakteristische Abbildungsfehler können beispielsweise die sphärische Aberration, Astigmatismus höherer Ordnung etc. sein.

Claims

Linsen zur Kompensation von Abbildungsfehlern, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenrückfläche eine Freiformfläche ist, die im Medium n" einen charakteristischen Abbildungsfehler erzeugt der durch die Freiformfläche der Linsenvorderfläche im Medium n unter Berücksichtigung der Brechzahlen der Medien und des Linsenmaterials n' kompensiert wird, wenn die Linse zwischen den Medien ist, ausgenommen hierbei ist die sogenannte bitorisch kompensierte Kontaktlinse oder Kontaktlinse mit torischer rotationssymmetrischer Rückflächengestaltung und der optischen Wirkung einer sphärischen Kontaktlinse bei der der ausgewählte Abbildungsfehler die bekannte Aberration Astigmatismus (Zylinder) ist.
Kontaktlinsen zur Kompensation von Abbildungsfehlern, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktlinsenrückfläche eine Freiformfläche ist die einen charakteristischen Abbildungsfehler erzeugt der durch die Freiformfläche der Kontaktlinsenvorderfläche unter Berücksichtigung der Brechzahl von Luft, Kontaktlinsenmaterial und Tränenflüssigkeit kompensiert wird, wenn die Kontaktlinse auf der Hornhaut aufsitzt, ausgenommen hierbei ist die sogenannte bitorisch kompensierte Kontaktlinse oder Kontaktlinse mit torischer rotationssymmetrischer Rückflächengestaltung und der optischen Wirkung einer sphärischen Kontaktlinse bei der der ausgewählte Abbildungsfehler die bekannte Aberration Astigmatismus (Zylinder) ist.
Kontaktlinsen zur Kompensation von Abbildungsfehlern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mathematische Zerlegung der charakteristischen Abbildungsfehler die als Wellenfrontaberrationen auftreten können, vorzugsweise mit unterschiedlichen mathematischen Funktionensystemen z. B. Jacobi Polynomen, Gram – Schmidt Polynomen, Chebyshev Polynomen, Gegenbauer Polynomen, Zernike – Polynomen, Wavelets etc. erfolgt und beschrieben wird.
Kontaktlinsen zur Kompensation von Abbildungsfehlern nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die charakteristischen Abbildungsfehler den einzelnen Seidelschen Aberrationsfehlern entsprechen und nicht durch Zernike- Polynome bestimmt sind.
Kontaktlinsen zur Kompensation von Abbildungsfehlern nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiformfläche der B(2,2)C Kontaktlinse beispielsweise durch das Zernike- Polynom c_{(2, 2)}·Z_{(2, 2)} bestimmt wird.
Kontaktlinsen zur Kompensation von Abbildungsfehlern nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiformfläche der B(3,1)C Kontaktlinse beispielsweise durch das Zernike- Polynom c_{(3, 1)}·Z_{(3, 1)} bestimmt wird.
Kontaktlinsen zur Kompensation von Abbildungsfehlern nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiformfläche der B(3,3)C Kontaktlinse beispielsweise durch das Zernike- Polynom c_{(3, 3)}·Z_{(3, 3)} bestimmt wird.
Kontaktlinsen zur Kompensation von Abbildungsfehlern nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiformfläche der B(4,0)C Kontaktlinse beispielsweise durch das Zernike- Polynom c_{(4, 0)}·Z_{(4, 0)} bestimmt wird.
Kontaktlinsen zur Kompensation von Abbildungsfehlern nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiformfläche der B(4,2)C Kontaktlinse beispielsweise durch das Zernike- Polynom c_{(4, 2)}·Z_{(4, 2)} bestimmt wird.
Kontaktlinsen zur Kompensation von Abbildungsfehlern nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiformfläche der B(4,4)C Kontaktlinse beispielsweise durch das Zernike- Polynom c_{(4, 4)}·Z_{(4, 4)} bestimmt wird.